____ Baca Baca: SMK 10 Teknik Pengecoran Logam_Hardi Html BSE_______welcome
Memuat...
Share |

Senin, 01 Maret 2010

SMK 10 Teknik Pengecoran Logam_Hardi Html














Hardi Sudjana
TEKNIK
PENGECORAN
JILID 1
SMK
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan
Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah
Departemen Pendidikan Nasional
Hak Cipta pada Departemen Pendidikan Nasional
Dilindungi Undang-undang
TEKNIK
PENGECORAN
JILID 1
Untuk SMK
Penulis Utama : Hardí Sudjana
Ukuran Buku : 17,6 x 25 cm
Diterbitkan oleh
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan
Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah
Departemen Pendidikan Nasional
Tahun 2008
SUD SUDJANA, Hardi
t Teknik Pengecoran Jilid 1 untuk SMK/oleh Hardi Sudjana --
-- Jakarta : Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan,
Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah,
Departemen Pendidikan Nasional, 2008.
xvi. 143 hlm
Daftar Pustaka : A1
Glosarium : B1-B8
ISBN : 978-979-060-122-2
ISBN 978-979-060-123-9
KATA SAMBUTAN
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dan
karunia Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Direktorat Pembinaan Sekolah
Menengah Kejuruan Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar
dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional, telah melaksanakan
kegiatan penulisan buku kejuruan sebagai bentuk dari kegiatan
pembelian hak cipta buku teks pelajaran kejuruan bagi siswa SMK.
Karena buku-buku pelajaran kejuruan sangat sulit di dapatkan di pasaran.
Buku teks pelajaran ini telah melalui proses penilaian oleh Badan Standar
Nasional Pendidikan sebagai buku teks pelajaran untuk SMK dan telah
dinyatakan memenuhi syarat kelayakan untuk digunakan dalam proses
pembelajaran melalui Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor 45
Tahun 2008 tanggal 15 Agustus 2008.
Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada
seluruh penulis yang telah berkenan mengalihkan hak cipta karyanya
kepada Departemen Pendidikan Nasional untuk digunakan secara luas
oleh para pendidik dan peserta didik SMK.
Buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepada
Departemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh (download),
digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi oleh masyarakat.
Namun untuk penggandaan yang bersifat komersial harga penjualannya
harus memenuhi ketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah. Dengan
ditayangkan soft copy ini diharapkan akan lebih memudahkan bagi
masyarakat khsusnya para pendidik dan peserta didik SMK di seluruh
Indonesia maupun sekolah Indonesia yang berada di luar negeri untuk
mengakses dan memanfaatkannya sebagai sumber belajar.
Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini. Kepada
para peserta didik kami ucapkan selamat belajar dan semoga dapat
memanfaatkan buku ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwa buku ini
masih perlu ditingkatkan mutunya. Oleh karena itu, saran dan kritik
sangat kami harapkan.
Jakarta, 17 Agustus 2008
Direktur Pembinaan SMK
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page i
Kata Pengantar
Pengecoran logam merupakan salah satu metoda pembentukan
benda kerja atau bahan baku benda kerja yang telah sejak lama
dilakukan bahkan jauh sebelum berkembangnya Ilmu pengetahuan dan
teknologi sebagaimana bukti-bukti yang ditemukan oleh archaeologist
berupa benda kuno seperti koin-koin emas, perak dan perunggu dalam
bentuk tiga dimensi dibuat melalui proses pengecoran, artinya paling
tidak proses pengecoran sudah dilakukan sejak berkembangnya
peradaban manusia.
Dalam berbagai hal benda-benda kerja yang dibentuk melalui
proses pengecoran memiliki keunggulan baik sifat maupun efisiensinya
pembentukannya, bahkan tidak dimiliki oleh bahan yang dibentuk dengan
cara lain, misalnya pada besi/baja tempa, dimana benda-benda tuangan
(hasil pengecoran) sifat-sifatnya dapat ditentukan oleh formulasi
campuran dan dapat diperbaiki menurut kebutuhan kita, bentuk dan
dimensinya dapat dibentuk melalui pengecoran ini, misalnya ronggarongga,
saluran-saluran dan lain-lain yang mungkin tidak dapat dilakukan
dengan cara lain, dengan demikian benda tuangan berkembang sejalan
dengan moderenisasi teknologi itu sendiri hal ini dikarenakan benda
tuangan memiliki keunggulan dan dapat diterima diberbagai jenis produk,
seperti permesinan, automotif, listrik dan elektronik, konstruksi/ bangunan
gedung, assesoris dan lain-lain. Namun demikian jika kita lihat industri
manufaktur yang bergerak dibidang pengecoran ini jumlahnya masih
relative kecil dengan kualitas produknya pun masih rendah walaupun ada
produk dengan kualitas tinggi tetapi masih dengan teknologi luar negeri.
Hal ini menjadi tantangan bagi kita semua agar dapat berkompetisi
dengan bangsa lain terutama dalam era globalisasi seperti sekarang ini.
Buku teks ini merupakan salah satu upaya pemerintah untuk
mengejar ketertinggalan sebagaimana disebutkan yang diharapkan
menjadi bahan rujukan sebagai dasar pengembangan teknik pengecoran
di SMK untuk dikembangkan dan disempunakan melalui temuan-temuan
dalam praktik di sekolah serta memotivasi pelaku-pelaku pendidikan di
sekolah khususnya guru praktik untuk senantiasa mengembangkan
materi bahan ajar sesuai dengan bidangnya, memberikan kritik dan saran
untuk menyempurnakan dan melengkapi buku teks ini agar dapat
membekali peserta didik secara optimal.
Akhirnya penulis berharap mudah-mudahan buku teks ini ada
guna dan manfaatnya dalam pengembangan teknologi khususnya
dibidang pengecoran logam dan pendidikan teknologi pada umumnya.
Penulis,
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ...................................................................... i
KATA PENGANTAR DIREKTUR PEMBINAAN SMK..................... ii
DAFTAR ISI ................................................................................... iii
ABSTRAKSI .................................................................................. vii
SINOPSIS ...................................................................................... x
ANALISIS URUTAN LOGIS STANDAR KOMPETENSI.................. xiiI
DIAGRAM PENCAPAIAN................................................................. xvi
BUKU JILID 1
BAB I MENGENAL MACAM-MACAM BAHAN TEKNIK
(ENGINEERING MATERIAL)
1
Bahan-bahan Teknik (Materrials for Engineering) dan
cara pemilihannya...............................................................
1
A. Bahan alam ................................................................... 2
B. Bahan-bahan tiruan (synthetic materials) …………... 2
C. Pemakaian secara umum dari bahan-bahan plastic.. 6
D. Macam-macam bahan logam (materials metals)
Bahan-bahan Logam yang digunakan secara umum
8
E. Bahan-bahan Logam Non-Ferro (Non-Ferrous
Metals) ...........................................................................
10
F. Sifat dan berbagai karakteristik dari beberapa
logam non-Ferro............................................................
12
G. Macam-macam Paduan dari logam non-Ferro (Non-
Ferrous Alloys) .............................................................
26
H. Pembentukan larutan................................................... 53
I. Daftar Istilah dan penamaan yang digunakan dalam
British Standard for Aluminium Alloys.......................
56
J. Nickel Paduan................................................................ 57
K. Seng dan paduannya (Zinc and its Alloys) ................ 61
L. Magnesium dan paduannya (Zinc and its Alloys) ..... 65
BAB II PENGOLAHAN BIJIH BESI MENJADI BAHAN BAKU 72
A. Pemisahan logam dari bijih ....................................... 73
B. Logam besi ................................................................. 75
C. Phosphorus ................................................................ 75
D. Peleburan Bijih besi .................................................... 76
E. Cokas dan kapur ......................................................... 76
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page iii
F. Proses peleburan …………………………………….… 77
G. Komposisi unsur di dalam besi mentah ……………. 80
H. Pengolahan besi kasar (pig iron) menjadi bahan
baku ..............................................................................
81
BAB III BESI TUANG 94
A. Pengertian .................................................................. 94
B. Proses produksi penuangan ............................ ....... 95
C. Dapur Cupola ............................................................ 96
D. Dapur udara atau dapur api ...................................... 96
E. Dapur putar ................................................................ 96
F. Dapur listrik ……………………………………............. 96
G. Kadar carbon didalam besi tuang ............................ 99
H. Pengendalian struktur selama pendinginan ........... 99
I. Berbagai alasan pembentukan melalui pengecoran............................................................................
101
J. Besi tuang putih dan besi tuang kelabu .................. 106
BAB IV PEMBENTUKAN LOGAM PADUAN 119
A. Berbagai alasan pembentukan logam paduan ...…… 119
B. Dasar-dasar pencampuran dalam persenyawaan
logam .............................................................................
120
C. Strutur larutan padat dari bahan paduan dan
perubahannya dalam proses pendinginan hingga
mencapai temperatur ruangan ................................... 122
D. Diagram keseimbangan thermal ................................ 123
E. Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam larut
secara penuh disetiap proporsi dalam keadaan
padat ............................................................................. 125
F. Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam
yang tidak larut secara penuh ke dalam larutan
padat .............................................................................. 127
G. Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam
dengan batas larutan di dalam larutan padat ........... 129
H. Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam
dengan bentuk campuran antar logam ..................... 131
BAB V PEMILIHAN LOGAM SEBAGAI BAHAN BAKU 136
A. Pembentukan logam menjadi bahan baku ................ 136
B. Pengelompokkan dan standarisasi baja ……..……… 137
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page iv
BUKU JILID 2
BAB VI PEMBENTUKAN PRODUK BENDA KERJA DENGAN
CARA PENGECORAN 144
A. Pengecoran atau penuangan (Casting) ……………… 144
1 Sand Casting (penuangan dengan cetakan pasir)….. 145
2 Bahan cetakan dan bahan teras................................. 148
3 Penguatan cetakan.................................................... 149
4 Pendukung teras........................................................ 150
5 Rangka cetakan (frame). ........................................... 150
6 Perkakas cetak. ......................................................... 152
7 Proses pembuatan cetakan. ...................................... 153
B. Proses peleburan (pencairan) logam tuangan (cor) 177
1. Berat Jenis, titik Cair dan koefisien kekentalan.......... 177
2. Proses peleburan bahan tuangan............................... 179
3. Prosedur kerja pengoperasian dapur kupola.............. 180
4. Proses peleburan dengan menggunakan dapur
Listrik...........................................................................
182
C. Proses penuangan (pengecoran) ............................... 186
1. Centrifugal casting (pengecoran) ............................. 186
2. Continouos casting (pengecoran) ............................ 189
3. Shell Moulding......................................................... 190
4. Die Casting............................................................... 191
5. Investment casting..................................................... 195
D. Faktor-faktor penting dalam proses penuangan
(pengecoran) ................................................................
199
1. Tambahan penyusutan.............................................. 199
2. Tambahan penyelesaian mesin (machining)…. ....... 200
3. Tambahan Pelengkungan (Bending Allowance)….... 201
4. Sistem saluran........................................................... 202
5. Standarisasi ukuran saluran...................................... 208
6. Chill – Iron................................................................. 211
BAB VII PENGUKURAN DAN PENANDAAN 224
A. Pengertian .................................................................... 224
B. Pengukuran dan penandaan........................................ 229
C. Pengukuran dengan mistar sorong (Venier caliper).. 238
D. Pengukuran dengan mikrometer ……………………… 245
E. Pengukuran dengan pengukur tinggi ....................... 250
F. Penandaan benda kerja ………………………………… 252
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page v
BAB VIII MEMBACA DAN MENGGUNAKAN GAMBAR TEKNIK 257
A. Gambar rencana lengkap ............................................ 257
B. Gambar susunan atau rakitan ..................................... 258
C. Gambar bagian (Detail drawings)................................ 258
D. Proyeksi ........................................................................ 261
1. Proyeksi Orthogonal (Orthographic Projection)……. 261
2. Proyeksi Isometrik (Isometric Projection) ................. 264
E. Ukuran dan tanda pengerjaan...................................... 272
1. Tanda ukuran untuk ulir (Screw Threads)…. ............ 272
2. Alat Bantu ukuran (Auxiliary dimension)....... ............ 272
3. Chamfers................................................................... 273
4. Ukuran tidak diskala dan garis pemotongan
(Breaklines) ..............................................................
273
5. Tabulasi ukuran ........................................................ 273
6. Penandaan .............................................................. 275
7. Toleransi (Tolerances) .............................................. 278
8. Penggambaran benda-benda tuangan...................... 280
9. Tanda pengerjaan..................................................... 285
10. Toleransi Produk pengecoran dengan cetakan pasir 287
11. Penyusutan................................................................ 289
12. Sudut tuangan .......................................................... 290
13. Radius tuangan dan perubahan tebal....................... 293
14. Penunjukkan ukuran benda tuangan......................... 297
15. Toleransi ukuran benda Tuangan……...…………….. 301
16. Data Teknis ……………………………..…………….. 304
BUKU JILID 3
BAB IX PROSES PEMESINAN 307
A. Umum .………………………………………………… 307
B. Pembentukan benda kerja dengan mesin perkakas 308
1. Pembentukan benda kerja dengan mesin bubut 355
2. Pembentukan benda kerja dengan mesin Frais
(Milling) ….……………………………………………
3. Pembentukan benda kerja dengan menggunakan
mesin EDM………………………...………………….
390
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page vi
BAB X PENGUJIAN LOGAM…………………………………………. 407
A. Syarat-syarat kualitas logam sebagai bahan teknik... 407
1. Kualitas fungsional………...………………………… 407
2. Kualitas Mekanik………………..…………………… 409
B. Pengujian Sifat mekanik………….……………………… 409
1. Kekerasan (Hardness) ……………….……………… 409
2. Pengujian Tarik (Tensile Test) …….……………… 433
3. Pengujian Lengkung (Bend Test) ………………… 444
4. Pengujian Pukul Takik (Impact Test) …….……… 453
5. Pengujian Geser……….…………………………… 457
C. Pemeriksaan bahan (Materials Inspection) ..……. 459
1. Pemeriksaan cacat luar………..…………………… 460
2. Pemeriksaan cacat dalam (Checks for internal
defects) …….………………………………………….
462
D. Metallography …………………………………………… 466
BAB XI PERKAKAS PERTUKANGAN KAYU DALAM PROSES
PENGECORAN LOGAM
475
A. Umum …………….……………………………………… 475
B. Kayu sebagai bahan teknik ...................................... 475
C. Perkakas pertukangan kayu………...………………… 476
D. Berbagai peralatan dan perkakas pendukung…….. 481
1. Pemegang benda kerja ..…………………………… 481
2. Perkakas tangan dengan operasi manual .....….. 485
3. Bor kayu dengan operasi manual (Bit Brace) ….. 489
4. Alat ukur dan penandaan dalam pertukangan
kayu…..…………………………………….…………..
490
E. Pembuatan model (pattern) dengan kayu. ………… 492
BAB XII MENGENAL BERBAGAI SISTEM KONVERSI ENERGI... 496
A. Sistem pesawat kerja……………………………………… 496
B. Power pack, system konversi energy, Transmisi dan
pengendaliannya……………………………...……………
496
C. Konversi energi……………………..……………………… 503
D. System Transmisi……………………………………..…… 504
E. Kopeling (Couplings) ………………………………..…… 507
1. Compression Coupling………………………………… 508
2. Flexible Coupling-Disk type………………………….... 508
F. Clutch (Clutch)……………………………………………... 511
1. Dog-tooth Clutch………………………………………… 511
2. Universal Joints…………………………………………. 512
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page vii
3. Cone-type Clutch…………………………...…………… 512
4. Expanding-type clutch………………………………….. 513
5. Plate-type Clutch………………………………………... 513
6. Magnetic Clutches………………………………………. 514
7. Sprag Clutches………………………………………….. 514
G. System satuan yang digunakan dalam konversi
energy menurut Standar Internasional (SI Units)…….
515
H. Power transmisi……………………………………………. 516
1. Sabuk datar (Flat Belt)………………………………...... 517
2. Pulley untuk sabuk datar……………………………...... 518
3. Sabuk “V” (“V” - Belt) - adjustable Vee belting………. 518
4. Alur V pada pulley……………………………………….. 519
5. Merakit penggerak……………………………………….. 520
6. Sistem transmisi mekanik dengan menggunakan
rantai……………………………………………………….
520
7. Standarisasi dimensional roller chains………………… 522
8. Silent Chains and Toothed belt………………………… 528
BAB XIII KESELAMATAN KERJA 531
A. Kebijakan pemerintah dalam penerapan
Keselamatan dan Kesehatan kerja (K3)- tahun
2008. ……………………………………………………..
531
B. Keselamatan ditempat kerja……………………….. 533
C. Kecelakaan (Accident) ……………………………. 538
D. Penyebab kecelakaan…………………...………….. 539
E. Pencegahan terhadap kecelakaan………………… 539
F. Pertolongan pertama (First-aid) …………………... 541
G. Kebiasaan menjaga kebersihan………….………. 541
H. Faktor keselamatan di bengkel kerja…………… 543
I. Kelengkapan keselamatan kerja peralatan
tangan……………………………..……………………
543
J. Pemesinan……………...…………………………….. 544
K. Penyelamatan diri akibat kebakaran (Fire
fighting)…………………………………………………
545
L. Jenis api dan alat pemadamnya..………………. 548
DAFTAR PUSTAKA ……………….……………………
DAFTAR GAMBAR …………………………………………………
DAFTAR TABEL ………………………………………………………
LAMPIRAN ………………………..……………………………………
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page viii
ABSTRAKSI
Proses rekayasa dibidang Teknologi pada dasarnya merupakan
upaya optimalisasi penggunaan sumber daya alam secara efektif dan
efisien agar memberikan manfaat sebesar-besarnya untuk kepentingan
hidup manusia. Perkembangan peradaban manusia ditandai dengan
meningkatnya kebutuhan dan kemudahan dalam mencapai tujuan yang
diinginkannya, oleh karena itu berbagai cara dilakukannya dan selalu
mencari berbagai alternative yang lebih baik dan efisien melalui
pemanfaatan energi yang ada. Ketersediaan sumber energi alam serta
meningkatnya populasi manusia, kembali manusia dituntut untuk mencari
dan menemukan energi alternative yang lebih efisien pula. Dengan
demikian moderenisasi peradaban manusia akan menuntut menusia itu
sendiri untuk selalu berfikir dan berusaha mengembangkan Ilmu
pengetahuan dan keterampilannya agar dapat memanfaatkan dan
menemukan Teknologi baru yang lebih baik dan tepat guna, karena pada
dasarnya alam telah menyediakan berbagai materi yang cukup, hanya
karena keterbatasan pengetahuan kita materi tersebut tidak dapat
dimanfaatkan, terlebih lagi pada era globalisasi dimana bangsa yang
maju akan lebih menguasi bangsa yang lemah.
Berdasarkan pada kenyataan ini nampak jelas bahwa
pengetahuan tentang materi dan sumber daya alam ini mutlak harus
dikuasai agar dapat mengolah dan menggunakannya secara tepat dan
efisien sehinggga memberikan manfaat secara optimal untuk kehidupan
manusia. Secara sederhana kita akan bertanya: Materi apa yang akan
kita olah dan kita manfaatkan, jika kita tidak mengetahui materi tersebut?
Logam merupakan salah satu materi alam yang memiliki peranan
penting dalam mendukung berbagai sektor kehidupan manusia yang
memerlukan pengembangan dengan berbagai penerapan teknologi.
Untuk itu banyak hal yang harus diketahui dan difahami karena ternyata
logam ini sangat kompleks dan bervariasi dari jenis hingga sifat dan
karakteristiknya. Para Ilmuwan telah sejak lama melakukan analisis dan
dapat kita gunakan sebagai dasar teoritis untuk dikembangkan secara
produktif.
Teknik Pengecoran merupakan salah satu metoda yang dapat
mengimplementasikan pengetahuan dan keterampilan tentang ilmu
logam ke dalam bentuk berbagai produk yang bermanfaat, melalui rekomposisi
dari berbagai unsur logam menjadi sebuah unsur logam
paduan sehingga akan diperoleh suatu produk dengan sifat tertentu, yang
selanjutnya akan diketemukan sebuah formulasi baru yang lebih baik dan
teruji secara ilmiah untuk dimanfaatkan menjadi produk berstandar yang
bernilai tinggi sesuai dengan kebutuhan kualitas produk yang
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page ix
disyaratkan, dimana proses pembentukan benda kerja melalui proses
pengecoran dilakukan dengan memilih berbagai jenis bahan yang sesuai
dengan sifat produk yang dikehendaki, melakukan peleburan atau
pencairan melalui pemanasan, menuangkannya ke dalam cetakan untuk
memperoleh bentuk dan dimensi benda yang diinginkan serta melakukan
pengujian untuk mengetahui kesesuaian kualitas produk terhadap
kualitas yang disyaratkan. Untuk itu maka berbagai pengetahuan sebagai
dasar pelaksanaannya harus dikuasai, antara lain :
1. Pengetahuan Logam dan bahan-bahan Teknik
2. Membaca dan menggunakan Gambar
3. Memilih dan menggunakan alat ukur serta alat penandaan
4. Teknologi pengecoran dan pembuatan produk melalui pengecoran
5. Pengujian dan pemeriksaan
6. Mengenal berbagai metoda dan system Conversi energy
7. Pengetahuan tentang perkakas pertukangan kayu dengan operasi
mekanik dan manual.
8. Menerapkan berbagai aspek keselamatan dan kesehatan kerja (K3)
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page x
SINOPSIS
Buku teks ini merupakan salah satu referensi untuk membantu
siswa SMK dalam mencapai kompetensi kejuruan dibidang pengecoran
logam yang mencakup berbagai aspek prasyarat kerja yang harus
dipelajari dan dikuasai sehingga dapat melakukan kegiatan praktik sesuai
dengan ketentuan prosedur kerja yang benar.
Melalui buku Teks ini sedikitnya akan memberi gambaran kepada
peserta didik khususnya siswa SMK untuk mencari dan mengembangkan
pengetahuan dan keterampilannya serta memperkaya wawasan
keilmuannya dari berbagai sumber yang relevan, yang tidak dimuat pada
Buku Teks ini.
Buku Teks ini disusun berdasarkan analisis persyaratan
penguasaan materi pendukung yang secara utuh harus dimiliki siswa
SMK sebagai calon tenaga kerja yang akan bekerja pada bidang
pengecoran logam, antara lain meliputi pemahaman teoritis tentang :
1. Bahan-bahan teknik yang terdiri atas bahan alam, bahan tiruan,
bahan logam dan bahan non-logam, logam ferro dan logan non-ferro
dari berbagai sifat dan karakteritiknya yang dapat dipilih dan
digunakan sebagai bahan pembuat cetakan model (pattern) melalui
pencetakan pasir (sand-cast), cetakan logam (die-cast), serta sebagai
bahan baku produk pengecoran, antara lain sifat mekanik secara
umum, berat jenis, dan titik cair (melting point) dari berbagai jenis
logam.
2. Bahan logam menjadi bagian pembahasan yang luas dan
memerlukan pengembangan yang lebih aplikatif oleh guru dan siswa
disekolah melalui pengalaman secara praktis, khususnya dalam
memformulasikan bahan-bahan tersebut menjadi produk pengecoran
yang dapat memenuhi kualitas mutu yang disyaratkan.
3. Membaca dan menggunakan gambar teknik merupakan materi
pendukung pelaksanaan pekerjaan bagi operator mesin maupun
tenaga kerja pengecoran logam, pada gambar teknik khususnya
gambar kerja memuat berbagai informasi pekerjaan yang meliputi
dimensional geometris dan berbagai persyaratannya termasuk
besaran penyimpangan yang diizinkan, allowance yang harus
dipersiapkan dalam pembuatan cetakan yang berhubungan dengan
kemungkinan terjadinya perubahan ukuran yang disebabkan oleh
adannya penyusustan, bending, pengerjaan mesin (machining) dan
lain-lain, dimana gambar kerja akan memandu kita dalam
menentukan langkah-langkah kerja, dengan mesin jenis apa benda
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page xi
kerja tersebut harus dikerjakan dan alat ukur apa yang harus
digunakan dan lain-lain.
4. Pengukuran dan penandaan (measurement and marking out)
merupakan bagian dari proses pekerjaan yang selalu dilakukan untuk
menentukan dan mengendalikan dimensional produk pekerjaan baik
pada perencanaan pekerjaan, selama proses pengerjaan maupun
pemeriksaan kesesuaian hasil pekerjaan yang berhubungan dengan
dimensional produk yang disyaratkan. Proses pengukuran dilakukan
sejak persiapan selama proses, hingga akhir proses produksi. Oleh
karena itu pemahaman tentang alat ukur harus dikuasai secara
menyeluruh baik pada alat-alat ukur sederhana, alat penandaan
maupun alat-alat ukur presisi, serta berbagai metoda pengukuran
termasuk penggunaan alat ukur bantu agar dapat menentukan
dimensi pekerjaan hingga bagian yang sangat rumit.
5. Proses pemesinan merupakan bagian yang tidak dapat dipisahkan
dari proses manufactur dimana sejak persiapan cetakan, pembuatan
model luar maupun inti diperlukan pengoperasian mesin dan
perkakas baik perkakas untuk pengerjaan logam maupun perkakas
pertukangan kayu.
Pekerjaan pemesinan merupakan bagian penting yang harus difahami
oleh operator kerja bidang pengecoran logam terutama dalam
hubungannya dengan pembuatan dies atau cetakan logam (mould)
seperti mesin-mesin EDM yang lebih spesifik untuk fungsi tersebut.
Proses pemesinan sering diperyaratkan pada benda-benda produk
pengecoran, biasanya produk tersebut merupakan part atau bagian
dari rakitan beberapa komponen, walaupun tidak merupakan bagian
dari pekerjaan pengecoran, tetapi sedikitnya bagian dari benda kerja
hasil pengecoran (casting) yang harus dikerjakan lanjut melalui
pemesinan merupakan bagian yang telah direncanakan dalam urutan
pekerjaan pengecoran, akan tetapi pembahasan ini lebih kepada halhal
yang berhubungan dengan pembentukan benda-benda tuangan
atau cor (casting) yang biasanya memiliki bentuk yang tidak beraturan
sehingga diperlukan perhatian khusus terutama dalam memegang
benda kerja (casting) tersebut pada peralatan mesin yang tersedia,
atau pembuatan alat bantu yang sesuai dengan kebutuhan
pemotongan pada fungsi mesin perkakas tersebut.
6. Teknik peleburan sangat berhubungan dengan pengetahuan logam
didalamnya memuat berbagai sifat pencampuran bahan paduan serta
derajat pemanasan yang diperlukan untuk jenis logam yang
diperlukan. Dalam pembahasan ini memuat berbagai dapur lebur
yang umum dan dapat digunakan dalam proses pengecoran.
7. Teknik pengecoran merupakan metoda proses pembentukan benda
kerja dengan cara mencairkan logam tertentu dan menuangkannya ke
dalam cetakan yang telah dipersiapkan, pada bagian ini dibahas
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page xii
langkah-langkah secara umum serta berbagai contoh untuk
pembuatan produk pengecoran, penentuan jenis saluran, proses
pengecoran dengan grafitasi, penekanan (pressure) serta sentrifugal
casting dan lain-lain.
8. Pengujian dan pemeriksaan meliputi pengujian terhadap sifat mekanik
seperti kekerasan, kekuatan tarik dan reaksi bahan akibat
pembebanan tarik, kekuatan geser, kekuatan lengkung dan lain-lain
yang dikelompokan dalam Destructif Test (DT), Pemeriksaan
terhadap sifat physic yang dikelompokan dalam Non Destructif Test
(NDT) yang meliputi pemeriksaan cacat luar dan cacat dalam dan
pemeriksaan pada microstruktur (Metallography).
9. Keselamatan kerja yang memberikan gambaran kecelakaan akibat
kelalaian dalam operasi pekerjaan, penanganan bahaya kebakaran.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page xiii
Analisis Urutan Logis
STANDAR KOMPETENSI
DAPAT BERDIRI
NO KODE STANDAR SENDIRI
KOMPETENSI YA TIDAK
TERGANTUNG PADA
KOMPETENSI MANA
MENUJU
KOMPETENSI
MANA
240 LOG.OO.04.001.01 �� LOG.OO.13.004.01, LOG.OO.06.007.01
241 LOG.OO.04.002.01 �� LOG.OO.13.004.01, LOG.OO.04.009.01
242 LOG.OO.04.003.01 �� LOG.OO.13.004.01
243 LOG.OO.04.004.01 ��
244 LOG.OO.04.005.01 �� LOG.OO.09.002.01
LOG.OO.18.001.00
245 LOG.OO.04.006.01 ��
246 LOG.OO.04.007.01 �� LOG.OO.13.004.01
247 LOG.OO.04.008.01 �� LOG.OO.18.001.00
LOG.OO.18.002.00
248 LOG.OO.04.009.01 �� LOG.OO.04.002.01
LOG.OO.09.002.00 LOG.OO.15.003.01
249 LOG.OO.04.010.01 ��
LOG.OO 02.012.01
LOG.OO 04.018.01
LOG.OO 09.001.01
LOG.OO 09.002.01
LOG.OO 12.006.01
LOG.OO 18.001.01
LOG.OO 18.002.01
LOG.OO.18.014.01
LOG.OO.04.012.01
250 LOG.OO04.011.01 ��
LOG.OO02.005.01
LOG.OO07.005.01
LOG.OO13.003.01
LOG.OO09.002.01
LOG.OO18.001.01
251 LOG.OO.04.012.01 ��
LOG.OO02.005.01
LOG.OO02.012.01
LOG.OO04.010.01
LOG.OO04.018.01
LOG.OO09.001.01
LOG.OO09.002.01
LOG.OO12.006.01
LOG.OO18.001.01
LOG.OO18.002.01
252 LOG.OO.04.018.01 ��
LOG.OO02.005.01
LOG.OO09.001.01
LOG.OO09.002.01
LOG.OO18.001.01
LOG.OO.04.010.01
LOG.OO.04.012.01
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page xiv
Keterangan Kode Standar Kompetensi:
KODE STANDAR
KOMPETENSI STANDAR KOMPETENSI
LOG.OO.09.001.01 Menggambar dan membaca sketsa
LOG.OO.09.001.01 Membaca gambar teknik
LOG.OO.07.005.01 Bekerja dengan mesin umum
LOG.OO.18.001.01 Menggunakan perkakas tangan
LOG.OO.18.002.01 Menggunakan perkakas bertenaga/operasi digenggam
LOG.OO.13.003.01 Bekerja secara aman dengan bahan kimia dan industri
LOG.OO.13.004.01 Bekerja dengan aman dalam mengolah logam/gelas
cair
LOG.OO.04.001.01 Operasi tanur peleburan
LOG.OO.04.002.01 Pengecoran tanpa tekanan
LOG.OO.04.003.01 Mengoperasikan mesin pengecoran bertekanan
LOG.OO.04.004.01 Mempersiapkan dan mencampur pasir untuk cetakan
pengecoran logam
LOG.OO.04.005.01 Membuat cetakan dan inti secara manual (jobbing)
LOG.OO.04.006.01 Mengoperasikan mesin cetak dan mesin inti
LOG.OO.04.007.01 Penuangan cairan logam
LOG.OO.04.008.01 Pembersihan dan pemotongan produk pengecoran
LOG.OO.04.009.01 Inspeksi dan pengujian benda tuang
LOG.OO.04.010.01 Pengembangan dan pembuatan pola kayu
LOG.OO.04.011.01 Membuat pola resin
LOG.OO.04.012.01 Assembling pola plat
LOG.OO.04.013.01 Mengembangkan dan membuat pola polistiren
LOG.OO.04.018.01 Operasi mesin kerja kayu secara umum
LOG.OO.15.003.01 Melakukan Pemeriksaan Dasar
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page xv
KODE STANDAR
KOMPETENSI STANDAR KOMPETENSI
LOG.OO.06.007.01 Melakukan proses pemanasan/quenching, tempering
dan annealing
LOG.OO 12.006.01 Pemberian tanda batas (teknik dasar)
LOG.OO12.003.01 Mengukur dengan alat ukur mekanik presisi
LOG.OO18.014.01 Membuat perkakas.mal ukur dan matras
LOG.OO 02.012.01 Melakukan perhitungan matematika
LOG.OO02.005.01 Mengukur dengan menggunakan alat ukur
LOG.OO15.003.01 Melakukan Pemeriksaan Dasar
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page xvi
DIAGRAM PENCAPAIAN
STANDAR KOMPETENSI TEKNIK PENGECORAN

Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 1
BAB I
MENGENAL MACAM-MACAM
BAHAN TEKNIK (ENGINEERING MATERIAL)
Alam disekitar kita terdiri dari berbagai jenis bahan (material) dan
merupakan sumber potensial yang dapat dimanfaatkan untuk memenuhi
kebutuhan hidup manusia. Jauh sebelum revolusi industri manusia telah
merasakan manfaat material dan menyadari bahwa pemanfaatan
material mampu mengubah peradaban manusia, oleh karena itu material
(bahan) menjadi sangat penting artinya dan senantiasa berkembang
sesuai dengan perkembangan peradaban, Ilmu Pengetahuan serta
Teknologi manusia itu sendiri. Untuk itulah maka berbagai sumber daya
alam dieksplorasi dan diolah secara besar-besaran.
Teknologi informasi berpengaruh besar terhadap Perkembangan
Ilmu Pengetahuan dan Teknologi secara global dan menjadikan
persaingan ekonomi yang sangat ketat, sementara ketersediaan sumber
daya alam akan bahan (material) menjadi sangat terbatas, tentu saja hal
ini menuntut inovasi dan efisiensi pemanfaatan bahan alam secara
optimal.
Bahan-bahan Teknik (Materrials for Engineering) dan cara
pemilihannya
Yang dimaksud dengan bahan-bahan teknik ialah bahan
(material) yang dapat digunakankan baik secara langsung maupun
melalui proses pengolahan dan berfungsi sebagai bahan baku suatu
produk yang bermanfaat.
Keragaman kebutuhan manusia akan suatu produk baik kualitas maupun
kuantitasnya maka diperlukan pula keragaman dari bahan-bahan Teknik
itu sendiri sebagai bahan bakunya, kendati semua material diperoleh dari
alam namun untuk mempermudah dalam pemilihannya maka bahan
teknik ini dikelompokkan berdasarkan pemakaiannya baik sebagai prduk
jadi maupun sebagai bahan baku, dimana bahan-bahan digunakan
secara langsung dan dipilih sesuai dengan sifat dan karakteristik alami
dari bahan tersebut, bahan ini yang kita sebut sebagai bahan alam,
namun ada juga bahan yang diolah terlebih dahulu agar memiliki sifat dan
karakteristik secara spesifik atau menyerupai sifat dan karakteristik
bahan-bahan alam tertentu sehingga memenuhi syarat kebutuhan sifat
dan karakterristik suatu produk yang diinginkan dan bahan dari kelompok
ini yang kita sebut sebagai bahan tiruan atau syntetic materials.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 2
A. Bahan alam
Bahan alam merupakan bahan baku prorduk yang diperoleh dan
digunakan secara langsung dari bahan alam, oleh karena itu produk
akhir yang menggunakan bahan baku ini akan memiliki sifat yang
sama dengan bahan asalnya, yang termasuk dalam kelompok ini
antara lain kayu, batu, karet, kulit, keramik, Celulosa dan lain-lain.
B. Bahan-bahan tiruan (syntetic materials)
Bahan-bahan tiruan (syntetic materials) biasanya diperoleh dari
senyawa kimia dengan komposisi berbagai unsur akan diperoleh
suatu sifat tertentu secara spesifik atau sifat yang menyerupai sifat
bahan alam. Bahan ini dikenal sebagai bahan plastic (Plastics
Materrials), yakni suatu bahan yang pertama kali dibuat oleh Leo
Baekeland seorang Belgia tahun 1907 dan dipatenkan dengan nama
Baklite. Molekul yan kita sebut sebagai “Polymer” yang berarti,
Materials Plastics yang terbentuk dari ikatan rantai atom-atom serta
terdiri atas “beberapa Unit” ikatan rantai atom-atom tersebut. oleh
karena itu proses pengikatan dengan molekul-molekul kecil ini
dikenal sebagai “Polymerization”. Contoh dari bahan jenis ini ialah
Polythene yakni Polymer yang terdiri atas 1200 atom Carbon pada
setiap 2 atom Hydrogen (lihat gambar 1) sehingga memiliki
tegangan serta keuletan yang tinggi.dan pada beberapa jenis plastic
memiliki regangan yang besar yang dakibatkan oleh rantai ikatan
yang panjang.
Gambar 1.1 Polythene yakni Polymer yang terdiri atas
1200 atom Carbon pada setiap 2 atom
Hydrogen
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 3
Untuk bahan Plastic ini dapat dibedakan kedalam dua kelompok
yaitu : Thermoplastic dan Thermosetting Plastics, yang membedakan
dari kedua jenis ini ialah panjang rantai ikatan polimernya yang tentu
saja akan berpengaruh terhadap perbedaan sifat dari bahan Plastik
tersebut antara lain ketahan terhadap temperature tinggi atau
pemanasan lihat diagram pada gambar 1.2.
Gambar 1.2 Panjang rantai ikatan dalam
polimerisasi bahan plastic
Gambar 1.2 diatas menunjukkan pengaruh panas terhadap rantai
polymer dimana panas dapat mengakibatkan terbukanya ikatan atom
sehingga plastic menjadi lembek hingga cair tergantung tingkat
pemanasannya.
1. Thermoplastics
Thermoplastics dapat mencair melalui proses pemanasan dan
dapat diubah bentuknya melalui pencetakan sebagaimana yang
dilakukan pada bahan seperti Polythene, Polystyrene, Poly Vinyl
Cloride (PVC), Nylon, Perspex, Propylene dan lain-lain
2. Thermosetting
Thermosetting memiliki perbedaan dengan thermoplastics
dimana pemanasan akan hanya dapat melakukan perubahan
formasi rantai molekul secara kimiawi dalam bentuk ikatan melintang
tiga dimensi (lihat gambar 1. 3)
Gambar 1.3 Bentuk Ikatan kuat rantai Atom-atom
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 4
Dengan formasi rantai molekul sebagaimana diperlihatkan pada
gambar 1.4, apabila temperature dikembalikan maka thermosetting akan
menjadi keras dan kaku (Rigid). Dan tidak akan lembek kembali hal ini
disebabkan oleh ikatan yang kuat dari rantai molekul, dengan demikian
Thermosetting menjadi keras dan stabil. Oleh karena itu thermosetting
banyak digunakan sebagai handle tahan panas, asbak rokok, fitting
lampu dan lain-lain. Bahan-bahan yang termasuk dalam kelompok ini
antara lain Bakelite, melamine, epoxy resins dan polyester. Jenis ini yang
berbeda adalah epoxy resins yang digunakan sebagai bahan perkat
(Glues) atau Araldite serta bahan pelapis fibre glass akan mengeras
karena pengaruh temperatur ruangan.
Apabila jumlah monomernya berbeda maka rantai ikatan dapat
menggunakan co-polymer, seperti Poly Vinyl Cloride ditambah Vinyl
Acetate yang akan menghasilkan Poly (Vinyl Cloride Acetate) yang
digunakan dalam industri rekaman. (Lihat gambar 4).
Gambar 1.4 Poly (Vinyl Cloride Acetate)
Gaya tarik antara rantai Molekul dapat terbentuk oleh pergeseran
tempat molekul dalam pemisahan diri akibat larutan dari bahan tersebut.
Tempat plastisizer memberikan pengaruh terhadap sifat polymer.
Contohnya penambahan kapur barus pada Cellulose nitrate yang
menghasilkan suatu zat yang perdagangan diketahui sebagai celluloid
dan dapat dicetak melalui pemanasan.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 5
Sifat-sifat mekanik dari bahan-bahan plastic dapat diperbaiki dengan
penguatan oleh bahan tambah (filler material), serat fibre, serbuk
gergaji, sampah kertas, majun dan lain-lain dapat meningkatkan
tegangannya, serat asbes dapat meningkatkan ketahanan panasnya
dan untuk resistensi arus listrik dapat digunakan mica.
Bahan pelapis digunakan lembaran platic (Plastic-impregnated
paper) dengan lapisan Cotton untuk pemakaian pada penguatan
panel. Atau lapisan kayu untuk memperbaiki performanya.
Serat penguat plastic (Fibre-reinforced) dicoba untuk meningkatkan
tegangan dari keadaan rapuh dan lembek.
Fibre-glass telah digunakan sejak beberapa tahun yang lalu sebagai
bahan pembuat body perahu, body kendaraan dan lain-lain.
Penambahan unsur Carbon menjadikannya sebagai bahan
composite yang ringan namun memiliki tegangan yang tinggi.
3. Karet sintetis (Synthetic-rubbers)
Karet alam diproduksi dari cairan latex atau getah pohon
karet polymer yang panjang dengan rantai molekul yang berserakan,
Karet alam memiliki kedua sifat yakni elastic dan thermoplastic,
deformasi permanent dapat terjadi apabila diregang secara perlahan
dengan peningkatan temperature.
Charles Goodyer (1839) mengolahnya dengan mencampurkan
latek dengan sulphur dan menghasilkan karet dengan sifat yang
lebih kenyal dan elastic lembut serta tahan terhadap temperature
tinggi dan dikembangkan menjadi faberik Vulcanizing sebagai mana
yang kita kenal saat ini sebagai faberik ban (manufacture of tyre).
The American-developed syntetic rubber, GR-S, yang merupakan
polymer hasil pencampuran antara Butadiene dengan styrene,
bahan ini memiliki sifat dan karakteristik yang sama dengan karet
alam dengan harga yang lebih murah juga digunakan di paberik ban
(manufacture of tyre), alas kaki (foot wear),pipa karet (hosepipe)
sabuk konveyer serta isolasi kabel.
Neoprene ialah jenis lain dari karet syntetis yang memiliki sifat sama
dengan karet alam dengan sifatnya yang sangat tahan terhadap
minyak nabati dan oli mineral serta tahan terhadap temperature
tinggi. Neoprene merupakan bahan yang relative mahal,
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 6
pemakaiannya adalah sebagai bahan pipa, sabuk konveyer serta
lapisan kabel.
Butyl-rubber merupakan co-polymer dari isobutylene dan isoprene,
bahan ini sangat stabil terhadap bahan kimia dan temperratur tinggi,
harganya sedikit lebih murah dari karet alam namun kurang tahan,
kendati demikian karret ini tidak tembus udara dan gas dan
digunakan sebagai bahan innertube, tubeless tyre, air bag peralatan
olah raga, cetakan diapragma juga digunakan sebagai bahan hose,
lapisan tangki serta sabuk konveyor (Conveyor belts).
C. Pemakaian secara umum dari bahan-bahan plastic
Poly Vinyl Cloride (PVC)
Dalam keadaan tidak plastis PVC sangat kenyal dan keras,
namun apabila melembek maka PVC akan menjadi plexible dan
mengaret, ini sifat yang baik dari PVC yang memberikan dimensi
yang stabil serta sifatnya yang lain ialah tahan terhadap air, asam,
alkalis dan bahan pelarut lainnya.
Pemakaian :
Sifatnya yang kaku (rigid) dan dapat mempertahankan
bentuknya PVC sangat cocok digunakan pada berbagai bahan
tuangan (Moulding).
Sifatnya yang plexible dari PVC sangat baik digunakan sebagai
pelapis permukaan serta pelapis bocor. PVC juga digunakan sebagai
bahan pipa, saluran dan kotak kabel, safety helmet serta bahan
pelapiss tangki bahan kimia.
Polytetraflouroethylene (PTFE atau Teflon)
Teflon sangat kenyal dan flexible serta unggul dalam ketahanan
panas dimana Teflon tidak dapat terbakar, tidak dapat diserang oleh
berbagai reaksi bahan pelarut serta bahan isolator listrik yang baik,
koefisien gesek yang rendah dengan harga yang relative murah.
Pemakaian :
Sebagai bantalan (Bearing), pipa-pipa bahan baker, gasket dan pita,
serta peralatan bahan kimia dimana PTFE sangat tahan terhadap
pengruh bahan kimia.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 7
Polyamides (Nylons)
Polyamides (Nylons) sangat kuat dan ulet namun flexible, tahan
terhadap abrasi serta dimensi yang stabil, Nylon dapat
meredam air dan bahan pelarut secara umum, memiliki sifat yang baik
sebagai bahan isolasi listrik (Electrical insulation.
Polyamides (Nylons) akan memburuk jika ditempatkan ditempat terbuka.
Pemakaian :
Nylon digunakan sebagai bahan roda gigi, Valves, kelengkapan alat
listrik, handle, knob, bearing, Cams, Shock absorber, Combs, pembalut
dan pembungkus obat, jas hujan, serabut sikat, nat dan textile.
Phenol formaldehyde (Bakelite)
Pada keadaan mentah Phenolic sangat rapuh, oleh karenannya
dapat bercampur dengan bahan serat untuk meningkatkan kekuatannya
dan akan diperoleh diversifikasi sifat dari sifat asaalnya tergantung pada
komposisi bahan tambah. Benda yang dibuat dari bahan ini akan rapuh
jika bentuk/ukuran benda sangat tipis.
Bakelite menyerap air namun tahan terhadap alcohol, oli serta bahanbahan
pelarut lainnya. Pembentukannya tidak melalui pencairan
melainkan dipadatkan pada temperature 2000C.
Pemakaian :
Peralatan listrik, tobol, handle, box radio, mebel (furniture), Vacumm
Cleaner part, kamera, assbak rokok, kelengkapan kelistrikan automotive
dan pemakaian lainnya seperti hiasan, ornament, bahan pelapis bahkan
roda gigi,bantalan peralatan aircraft juga peralatan kesehatan, pelapis
kopeling dan rem kendaraan.
Polyethylene (Polythene)
Polyethylene (Polythene) merupakan salah satu dari jenis
Thermoplastic serbaguna karena sifatnya yang istimewa kenyal dan
flexible pada berbagai perubahan rentang temperature serta
memperrtahankan kestabilan dimensinya. Sifat yang lain dari
Polyethylene (Polythene) ialah sangat mudah dicetak dan tahan terhadap
berbagai jenis unsur pelarut juga tahan terhadap kelembaban cuaca,
akan tetapi untuk jangka waktu yang lama tiddak tahan terhadap cahaya.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 8
Pemakaian :
Polyethylene (Polythene) digunakan secara luas sebagai bahan
pembungkus serta penutup botol, juga sangat baik digunakan dalam
kebutuhan rumah tangga seperti ember,mangkok dan lain-lain
disamping pemipaan, kelengkapan kesehatan,serta pelindung kawat
atau kabel.
D. Macam-macam bahan logam (materials metals) Bahan-bahan
Logam yang digunakan secara umum
1. Besi (Iron)
Besi kasar yang diperoleh melalui pencairan didalam dapur
tinggi dituangkan kedalam cetakan yang berbentuk setengah
bulan dan diperdagangkan secara luas untuk dicor ulang pada
cetakan pasir yang disebut sebagai “Cast Iron” (besi tuang)
sebagai bahan baku produk, dimana besi tuang akan diproses
menjadi baja pada dapur-dapur baja yang akan menghasilkan
berbagai jenis baja.
2. Tembaga (Copper)
Tembaga murni digunakan secara luas pada industri
perlistrikan, dimana salah satu sifat yang baik dari Tembaga
(Copper) ialah merupakan logam conductor yang baik (Conductor
Electricity) kendati tegangannya rendah.
Pada jenis tertentu tembaga dipadukan dengan seng
sehingga tegangannya menjadi kuat, paduan Tembaga Seng ini
yang dikenal dengan nama Kuningan (Brass), atau dicampur
Timah (Tin) untuk menjadi Bronze.
Brass diextrusi kedalam berbagai bentuk komponen
peralatan listrik atau peralatan lain yang memerlukan ketahanan
korosi. Produk Brass yang berbentuk lembaran (sheet) sangat liat,
dibentuk melalui pressing dan deep-drawing.
Bronze yang diproduksi dalam bentuk lembaran memiliki
tegangan yang cukup baik dan sering ditambahkan unsur
Phosporus yang dikenal dengan Phosphor-Bronze. Bahan ini
sering digunakan sebagai bantalan dan dibuat dalam bentuk
tuangan dimana bahan ini memiliki tegangan dan ketahanan
korosi yang baik.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 9
3. Timah hitam atau Timbal (Lead)
Timah hitam atau Timbal (Lead) memiliki ketahanan
terhadap serangan bahan kimia terutama larutan asam sehingga
cocok digunakan pada Industri Kimia. Bahan Timah Hitam
(Plumber) juga sering digunakan sebagai bahan flashing serta
bahan paduan solder Juga digunakan sebagai lapisan bantalan
paduan dengan penambahan free-cutting steel akan menambah
sifat mampu mesin (Machinability).
4. Seng (Zinc)
Seng (Zinc) dipadukan dengan tembaga akan menghasilkan
kuningan (Brass). Dengan menambah berbagai unsur bahan ini
sering digunakan sebagai cetakan dalam pengecoran komponen
Automotive. Seng (Zinc) digunakan pula untuk tuangan sell
battery serta bahan galvanis untuk lapisan anti karat pada baja.
5. Aluminium (Aluminium)
Paduan Alumunium (Aluminium Alloy) digunakan sebagai
peralatan aircraft, automobiles serta peralatan teknik secara luas
karena sifatnya yang kuat dan ringan. Aluminium juga digunakan
secara luas sebagai bahan struktur peralatan dapur saerta
berbagai pembungkus yang tahan panas.
6. Nickel dan Chromium (Nickel and Chromium)
Nickel dan Chromium (Nickel and Chromium) digunakan
secara luas sebagai paduan dengan baja untuk memperoleh sifat
khusus juga digunakan sebagai lapisan pada berbagai logam.
7. Titanium (Ti)
Titanium (Ti) logam dengan warna putih kelabu dengan
kekuatan setara baja dan stabil hingga temperature 4000C
memiliki berat jenis 4,5 kg/dm3. Titanium digunakan sebagai
pemurni baja atau digunakan sebagai unsur paduan pada
Aluminium.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 10
Gambar 1.5 Ikhtisar bahan-bahan Teknik
E. Bahan-bahan Logam Non-Ferro (Non-Ferrous Metals)
Logam Non-Ferro (Non-Ferrous Metal) ialah jenis logam yang
secara kimiawi tidak memiliki unsur besi atau Ferro (Fe), oleh karena
itu logam jenis ini disebut sebagai logam bukan Besi (non Ferro).
Beberapa dari jenis logam ini telah disebutkan dimana termasuk
logam yang banyak dan umum digunakan baik secara murni maupun
sebagai unsur paduan.
Pada uraian berikut akan kita lihat logam dari jenis non Ferro
ini secara lebih luas lagi, karena semakin berkembangnya ilmu
pengetahuan dan teknologi terutama dalam pengolahan bahan
logam, menjadikan semua jenis logam digunakan secara luas dengan
berbagai alasan, mutu produk yang semakin ditingkatkan, kebutuhan
berbagai peralatan pendukung teknologi serta keterbatasan dari
ketersediaan bahan-bahan yang secara umum digunakan dan lainlain.
Logam non Ferro ini terdapat dalam berbagai jenis dan masingmasing
memiliki sifat dan karakteristik yang berbeda secara spesifik
antara logam yang satu dengan logam yang lainnya, demikian pula
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 11
dalam cara pengadaannya, pengolahannya, perlakuannya serta
pemakaiannya.
Keberagaman sifat dan karakteristik dari logam Non Ferro ini
memungkinkan pemakaian secara luas baik digunakan secara murni
atau pun dipadukan antara logam non ferro bahkan dengan logam
Ferro untuk mendapatkan suatu sifat yang baru yang berbeda dari
sifat asalnya .
Untuk mengetahui macam-macam logam non ferro ini dapat
disebutkan sebagai berikut :
1 Lead, Tiam
hitam,Plumbum
(Pb) 19 Iridium (Ir)
2 Titanium (Ti) 20 Germanium (Ge)
3 Nickel, Nickolium (Ni) 21 Tantalum (Ta)
4 Timah putih, Tin,
Stannum
(Sn) 22 Tellurium (Te)
5 Seng, Zincum (Zn) 23 Manganese (Mn)
6 Magnesium (Mg) 24 Mercury,
Hydragirum
(Hg)
7 Aluminium (Al) 25 Molybdenum (Mo)
8 Tembaga,Copper,
Cuprum
(Cu) 26 Platinum (Pt)
9 Bismuth (Bi) 27 Palladium (Pd)
10 Boron (B) 28 Rhodium (Rh)
11 Cadmium (Cd) 29 Argentum , Silver (Ag)
12 Cerium (Ce) 30 Selenium (Se)
13 Chromium (Cr) 31 Thorium (Th)
14 Cobalt (Co) 32 Tungsten,
Wolfram
(W)
15 Silisium (Si) 33 Mas, Gold,
Aurum
(Au)
16 Beryllium (Be) 34 Zirconium (Zr)
17 Vanadium (V) 35 Hafnium (Hf)
18 Antimony, Stibium (Sb) 36 Niobium (Nb)
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 12
Dari semua jenis logam tersebut dikelompokan dalam 3 kelompok
menurut berat jenis dari logam tersebut yaitu :
Logam berat
Logam berat ialah logam yang memiliki berat jenis (ρ) lebih
besar dari 4,0 kg/dm3, yang termasuk dalam kelompok ini ialah :
1 Tembaga,Copper,Cuprum (Cu)
2 Seng, Zincum (Zn)
3 Timah putih, Tin, Stannum (Sn)
4 Lead, Timah hitam,Plumbum (Pb)
5 Silisium (Si)
6 Manganese (Mn)
7 Chromium (Cr)
Logam ringan :
1 Aluminium (Al)
2 Magnesium (Mg)
Logam Mulia :
1 Mas, Gold, Aurum (Au)
2 Perak, Silver, Argentum (Ag)
F. Sifat dan berbagai karakteristik dari beberapa logam non
Ferro.
1. Lead, Timbal, Timah hitam, Plumbum (Pb)
Timah hitam sangat sangat lunak, lembek tetapi ulet,
memiliki warna putih terang yang sangat jelas terlihat pada
patahan atau pecahannya. Timah Hitam memiliki berat jenis (ρ)
yang sangat tinggi yaitu =11,3 kg/dm3 dengan titik cair 3270C,
digunakan sebagai isolator anti radiasi Nuclear.
Timah hitam diperoleh dari senyawa Plumbum-Sulphur (PbS)
yang disebut “Gelena” dengankadar yang sangat kecil.
Proses pemurniannya dilakukan dengan memanaskannya
didalam dapur tinggi, proses pencairan untuk menghilangkan
oxides serta unsur lainnya. Selain untuk pemakaian sebagai
isolator radiasi, Timah hitam digunakan juga sebagai bahan
pelapis pada bantalan luncur, bahan timah pateri serta sebagai
unsur paduan dengan baja atau logam Non Ferro lainnya yang
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 13
menghasilkan logam dengan sifat Free Cutting atau yang disebut
sebagai baja Otomat.
2. Titanium (Ti)
Titanium (Ti) memiliki warna putih kelabu, sifatnya yang kuat
seperti baja dan stabil hingga temperature 4000C, tahan korosi dan
memiliki berat jenis (ρ) = 4,5 kg/dm3.
Titanium (Ti) digunakan sebagai unsur pemurni pada baja serta
sebagai bahan paduan dengan Aluminium dan logam lainnya.
Titanium (Ti) memiliki titik cair 16600C dan kekuatan tarik 470 N/mm2
serta densitas 56 %.
Titanium (Ti) tidak termasuk logam baru walaupun
pengembangannya baru dilakukan pada tahun 1949, karena
sebenarnya Titanium (Ti) telah terdeteksi sejak tahun 1789 dalam
bentuk Oxide Silicon, karena pengaruh oxygen maka pada saat itu
tidak memungkinkan untuk dilakukan extraction, dimana Titanium (Ti)
merupakan bagian penting dari Oxygen, namun pada akhirnya
ditemukan metoda pemurnian Titanium (Ti) ini melalui pemanasan
dengan Carbon dan Clorine, kemudian dengan Magnesium dan
denganSodium pada suhu pemanasan antara 8000C hingga 9000C
yang menghasilkan Titanium Tetraclorite sebagai produk awal dari
Titanium (Ti) yang selanjutnya menggunakan Magnesiumcloride atau
Sodiumcloride.
Proses pencairan dan penuangan Titanium (Ti) kedalam bentuk
Ingot memerlukan teknik tersendiri karena proses pemanasan pada
Titanium dapat mengikat oxides dari dapur pemanas itu sendiri
dimana Titanium cair berhubungan dengan udara (Oxygen) yang
merupakan komponen dari proses pencairan tersebut. Titanium cair
mengikat electrode yang merupakan larutan Titanium kasar,
sedangkan electrode itu sendiri tergantung pada bagian atas dari
dapur pemanas, dalam keadaan yang demikian ini gas argon
dihembuskan untuk memvacumkan ruangan serta cairan, bersamaan
dengan itu dialirkan pula air pendingin.
Dengan demikian serbuk Titanium akan terkumpul dibagian dasar
dari dapur pemanas tersebut, selanjutnya setelah membentuk ingot
diproses lagi melalui proses tempa (Forging), rolling, drawing atau
extrusing. Dapur pemanas ini biasanya berkapasitas sampai 2 Ton.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 14
3. Nickel, Nickolium (Ni)
Nickel, Nickolium merupakan unsur penting yang terdapat pada
endapan terak bumi yang biasanya tercamppur dengan bijih
tembaga. Oleh kerena itu diperlukan proses pemisahan dan
pemurnian dari berbagai unsur yang akan merugikan sifat Nickel
tersebut. Dalam beberapa hal Nickel memiliki kesamaan dengan bijih
logam yang lain seperti juga besi selalu memiliki sifat-sifat yang
buruk seperti titik cair yang rendah kekuatan dan kekerasannya juga
rendah, tetapi juga memiliki keunggulan sebagaimana pada Nickel ini
ialah ketahanannya terhadap berbagai pengaruh korosi dan dapat
mempertahankan sifatnya pada temepratur tinggi. Oleh karena itu
Nickel banyak digunakan sebagai pelapis dasar sebelum pelapisan
dengan Chromium, dimana Nickel dapat memberikan perlindungan
terhadap berbagi pengaruh gangguan korosi pada baja atau logamlogam
lainnya.
Bijih Nickel mengandung 2,5 % Nickel yang bercampur
bersama-sama unsur lain yang sebagian besar terdiri atas besi dan
silica serta hampir 4 % Tembaga dan sedikit Cobalt, Selenium,
Tellurium, Silver, Platinum dan Aurum. Sedangkan Tembaga, besi
dan Nicel berada pada bijih itu sebagai Sulfida.
Setelah proses penambangan bijih itu dipecah dan dilakukan
pemisahan dari berbagai unsur yang mengandung batuan yang
mengapung. Kemudian sulfide Nickel dan Sulfide Tembaga
dipisahkan melalui proses pengapungan. Proses berikutnya ialah
pemanggangan Sulfide Nicel untuk menggerakan Sulphur,
selanjutnya dituangkan kedalam bejana, untuk selnjutnya dilakukan
pemurnian melalui proses oxidasi sebagaimana dalam proses
Bessemer dalam pemurnian baja.
Dari proses ini akan diperoleh 48 % Nickel dan 27 % Tembaga.
Selanjutnya dipanaskan bersama Sodium Sulfat dengan pemanasan
kokas untuk memperoleh larutan Tembaga Nickel dan Sulfide Besi,
kemudian dituangkan kedalam ladle untuk dilakukan pemadatan,
Selama pendinginan Tembaga dan Sodium mengapung keatas dan
ketika terjadi pemadatan Nickel dan Tembaga akan terpisah oleh
tiupan atau pemukulan.
Proses pemurnian lajut dilakukan dengan electrolisa dengan
terlebih dahulu disinter sehingga berbentuk Briket, atau dapat juga
dengan proses ‘carbonil’ jika tresedia cukup daya listrik dimana
serbuk Nickel dipanggang untuk menhilangkan sisasisa Sulphur dan
Besi kemudian direduksi oleh Hydrogen.
Dengan demikian maka oxide logam akan keluar dan membentuk
uap, akan terbang dan membentuk gas Nickel carbonil yang kemdian
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 15
mencair karena pengaruk Carbonmonoxide serta akan mengalir
melalui kulit endapan Nickel.
Pemakaian Nickel
Secara komersial Nickel banyak digunakan secara murni
terutama untuk peralatan-peralatan yang menuntut ketahanan korosi
yang tinggi, seperti peralatan dalam industri makanan , industri kimia,
obat-obatan serta peralatan kesehatan, industri petroleum dan lainlain.
Nickel dapat dibentuk melalui proses panas maupun dingin,
memiliki sifat mampu tempa, mampu mesin dengan pemotong HSS.
Dapat dikerjakan dengan Cupping, Drawing, Spining, Swaging,
Bending, dan Forming. Penyambungan dapat dilakukan dengan
pengelasan, penyolderan, Brazing dan Welding.
4. Timah putih, Tin, Stannum (Sn)
Timah putih, Tin, Stannum (Sn) ialah logam yang berwarna
putih mengkilap, sangat lembek dengan titik cair yang rendah yakni
2320C. Logam ini memiliki sifat ketahanan korosi yang tinggi
sehingga bnayak digunakan sebagai bahan pelapis pada plat baja,
digunakan sebagai kemasan pada berbagai produk makanan karena
Timah putih ini sangat tahan terhadap asam buah dan Juice. Fungsi
kegunaan yang lain ialah sebagai bahan pelapis pada bantalan
luncur serta sebagai unsur paduan pada bahan-bahan yang memiliki
titik cair rendah. Timah putih, Tin, Stannum (Sn) paling banyak
digunakan sebagai timah pateri serta paduan pada logam-logam
bantalan seperti Bronzes dan gunmetal atau ditambahkan sedikit
pada paduan Tembaga Seng (Kuningan, Brasses) untuk memperoleh
ketahanan korosi.
Timah putih, Tin, Stannum (Sn) diproses dari bijih timah
(Tinstone), extracsinya dilakukan melalui pencairan dengan
temperature tinggi sehingga timah dapat mengalir keluar dari
berbagai unsur pengikatnya.
5. Seng, Zincum (Zn)
Seng, Zincum (Zn) ialah logam yang berwarna putih kebiruan
memiliki titik cair 4190C, sangat lunak dan lembek tetapi akan
menjadi rapuh ketika dilakukan pembentukan dengan temperature
pengerjaan antara 1000C sampai 1500C tetapi sampai temperature ini
masih baik dan mudah untuk dikerjakan. Seng memiliki sifat tahan
terhadap korosi sehingga banyak digunakan dalam pelapisan plat
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 16
baja sebagai pelindung baja tersebut dari pengaruh gangguan korosi,
selain itu Seng juga digunakan sebagai unsur paduan dan sebagai
bahan dasar paduan logam yang dibentuk melalui pengecoran.
Sekalipun Seng merupakan bahan yang lembek akan tetapi
peranannya sangat penting sekali sebagai salah satu bahan Teknik
yang memilki berbagai keunggulan, baik digunakan sebagai bahan
pelapis pada baja yang tahan terhadap korosi, misalnya untuk atap
bangunan, dinding serta container yang juga harus tahan terhadap
pengaruh air dan udara serta serangga dan binatang. Seng juga
merupakan unsur paduan untuk bahan pengecoran.
Bahan baku Seng adalah Sulfida Carbonate, biasanya berada
berdekatan dengan Lead atau Timah Hitam atau kadang-kadang juga
dengan Silver.
Konsentrat biasanya dilakukan dengan Grafitasi atau
pengapungan.
Proses produksi awal dilakukan dengan mengurangi kadar
Asam sulfat yang terkandung pada Oxide Seng melalui
penggarangan. Langkah selanjutnya ialah menggunakan satu
Thermal untuk menghasilkan penguapan serta kondensat, dari
proses ini akan diperolah 1 hingga 2 % Lead yang diketahui sebagai
Spelter atau Seng kasar dengan 99,99 % yang akan diproses lanjut
dengan cara elektrolisa serta proses penggarangan, dan melalui
proses ini bijih Seng akan melarut didalam Asam Sulphuric sesuai
dengan kebutuhannya. Proses berikutnya ialah penggarangan agar
unsur Carbon bercampur didalam Briket sebelum pemanasan
melalui pengolperasian didalam retor Vertical secara Continyu.
6. Manganese (Mn)
Manganese (Mn) logam yang memiliki titik cair 12600C Unsur
Manganese (Mn) ini diperoleh melalui proses reduksi pada bijih
Manganese sebagaimana proses yang dilakukan dalam pembuatan
baja. Manganese digunakan pada hampir semua jenis baja dan besi
tuang sebagai unsur paduan kendati tidak menghasilkan pengaruh
yang signifikan dalam memperbaiki sifat baja tetapi tidak
berpengaruh buruk karena didalam baja memiliki kandungan unsur
Sulphur. Disamping itu Manganese (Mn) merupakan unsur paduan
pada Aluminium, Magnesium ,Titanium dan Kuningan.
7. Chromium (Cr)
Chromium ialah logam berwarna kelabu, sangat keras dengan
titik cair yang tinggi yakni 18900C , Chromium diperoleh dari unsur
Chromite, yaitu senyawa FeO.Cr2. Unsur Chromite (Fe2 Cr2 06 ) serta
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 17
Crocoisite (PbCrO4). Chromium memiliki sifat yang keras serta tahan
terhadap korosi jika digunakan sebagai unsur paduan pada baja dan
besi tuang dan dengan penambahan unsur Nickel maka akan
diperoleh sifat baja yang keras dan tahan panas (Heat resistance-
Alloy).
8. Aluminium (Al)
Aluminium ialah logam yang berwarna putih terang dan sangat
mengkilap dengan titik cair 6600C sangat tahan terhadap pengaruh
Atmosphere juga bersifat electrical dan Thermal Conductor dengan
koefisien yang sangat tinggi. Chromium bersifat non magnetic.
Secara komersial Aluminium memiliki tingkat kemurnianhingga
99,9 % , dan Aluminium non paduan kekuatan tariknya ialah 60
N/mm2 dan dikembangkan melelui proses pengerjaan dingin dapat
ditingkatkan sesuai dengan kebutuhannya hingga 140 N/mm2. Uraian
lebih luas tentang Aluminum dapat dilihat pada uraian tentang
Aluminium dan paduannya.
9. Tembaga, Copper, Cuprum (Cu)
Tembaga ialah salah satu logam penting sebagai bahan Teknik
yang pemakaiannya sangat luas baik digunakan dalam keadaan
murni maupun dalam bentuk paduan.
Tembaga memilki kekuatan Tarik 150 N/mm2 sebagai Tembaga
Cor dan dengan proses pengerjaan dingin kekuatan tarik Tembaga
dapat ditingkatkan hingga 390 N/mm2 demikian pula dengan angka
kekerasannya dimana Tembaga Cor memiliki angka kekerasan 45
HB dan meningkat hingga 90 HB melalui proses pengerjaan dingin,
dengan demikian juga akan diperoleh sifat Tembaga yang ulet serta
dapat dipertahankan walaupun dilakukan proses perlakuan panas
misalnya dengan Tempering (Lihat Heat treatment). Sifat listrik dan
sebagai penghantar panas yang baik dari Tembaga (Electrical and
Thermal Conductor) Tembaga dan menduduki urutan kedua setelah
Silver namun untuk ini Tembaga dipersyaratkan memiliki kemurnian
hingga 99,9 %. Salah satu sifat yang baik dari tembaga ini juga
adalah ketahanannya terhadap korosi atmospheric bahkan jenis
korosi yang lainnya .
Tembaga mudah dibentuk dan disambung melalui penyolderan
(Soldering), Brazing dan pengelasan (Welding). Untuk membahas
lebih jauh tentang Tembaga ini dapat dilihat pada uraian tentang
Tembaga dan paduannya.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 18
10. Magnesium (Mg)
Magnesium ialah logam yang berwarna putih perak dan sangat
mengkilap dengan titik cair 6510C yang dapat digunakan sebagai
bahan paduan ringan, sifat dan karakteristiknya sama dengan
Aluminium. Perbedaan titik cairnya sangat kecil tetapi sedikit berbeda
dengan Aluminium terutama pada permukaannya yang mudah
keropos bila terjadi oxidasi dengan udara. Oxid film yang melapisi
permukaan Magnesium hanya cukup melindunginya dari pengaruh
udara kering, sedangkan udara lembab dengan kandungan unsur
garam kekuatan oxid dari Magnesium akan menurun, oleh kerana itu
perlindungan dengan cat atau lac (pernis) merupakan metoda dalam
melidungi Magnesiumdari pengaruh korosi kelembaban udara.
Magnesium memiliki kekuatan tarik hingga 110 N/mm2 dan
dapat ditingkatkan melalui proses pembentukan hingga 200 N/mm2.
Magnesium memilki sifat yang lembut walaupun dengan
elastisitas yang rendah. Untuk mengetahui berbagai hal tentang
Magnesium ini dapat dilihat pada pembahasan tentang Magnesium
dan paduannya.
11. Antimony, Stibium (Sb)
Antimony, Stibium (Sb) ialah logam yang berwarna putih kelabu
terang, Antimony, Stibium memiliki titik cair 6300C, Logam ini
diperoleh dari mineral Stibnite (Sb2S3), Tetrahednite (Cu3SbS3) dan
Famantinite (Cu3SbS4) dan dari kedua bahan mineral inilah Antimony,
Stibium (Sb) dibuat melalui penguapan, akan tetapi karena tidak
mencukupi maka terpaksa dilakukan extracsi pada Stibinite.
Antimony, Stibium (Sb) digunakan dalam pemenuhan
kebutuhan bahan yang digunakan pada temperature rendah, sebagai
logam-logam bantalan yang dipadu dengan lead (timah hitam) dan
akan mempengaruhi kekerasan dari Timah hitam itu sendiri.
12. Bismuth (Bi)
Bismuth ialah logam berwarna putih kelabu kemilau, sifat
Bismuth sangat keras dan rapuh dan tidak dapat ditemnpa. Titik
Cairnya 2710C dan keadaannya relative murni. Bismuth diperoleh
dari campuran berbagai unsur dalam kondisi alami. Proses
Pemisahannya dilakukan dengan pembersihan terlebih dahulu
dimana Bismuth ini terdapat dalam keadaan kurang bersih, sehingga
diperlukan berbagai perlakuan.
Bismuth digunakan sebagai unsur paduan dengan logam lain
yang memiliki titik cair rendah.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 19
13. Boron (B)
Boron (B) memiliki titik cair 23000C dan Boron-Carbide sangat
keras dan tahan terhadap pengaruh kimia.
Proses pemurnian Boron termasuk sangat sulit akan tetapi
kerap kali Boron ditemukan dalam keadaan murni sehingga disebut
sebagai logam Murni atau logam langka (rare-metal).
Boron tidak digunakan sebagai element akan tetapiu Boron
digunakan sebagai bahan pembuatan Dies, Nozle untuk Injection
moulding, perlatan cetakan pasir Sand Blasting Gauge, pivot serta
permukaan bearing. Boron dibuat dlkam bentuk bubukan sehingga
pembentukannya dilakukan dengan proses Sintering.
14. Cadmium (Cd)
Cadmium (Cd) ialah logam yang berwarna putih kebiruan
sifatnya sangat lunak dan lembek dengan titik cair hanya 3210C,
sebagai bahan dasar dari Cadmium ini ialah endapan Seng. Endapan
pekat dari Cadmium terdapat dibagian tertentu dari instalasi
pengolahan Seng (Zn), Cadmium digunakan dalam paduan yang
memiliki titik cair rendah serta bahan tambah pada Tembaga. Yang
penting dalam pemakaian Cadmium ini ialah sebagai lapisan
pelkindung pada Baja atau Kuningan (Brasses).
15. Cerium (Ce)
Cerium (Ce) disebut sebagai logam langka (rare earth-metal),
memiliki titik cair 6400C dapat ditambahkan kedalam besi tuang untuk
pembuatan electrode, pembuatan busur listrik atau sebagai bahan
batu pemantik (lighter flints).
16. Cobalt (Co)
Cobalt (Co) ialah LOgam yang brwarna putih silver ini memilki
titik cair 14900C dan bersifat magnetic tinggi. Cobalt diperoleh
bersama unsur Nickel serta element-element mineral tertentu dan
dipisahkan selama proses pemurnian pada unsur Nickel.
Cobalt digunakan sebagai unsur paduan pada baja paduan
sebagai alat potong (Tool Steel) dan sebagai unsur paduan dengan
unsur Nickel sebagai baja paduan yang tahan terhadap temperature
tinggi. Cobalt juga diguanakan dalam pembuatan komponen dengan
sifat magnetic secara permanent.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 20
17. Iridium (Ir)
Iridium (Ir) ini disebut sebagai baja putih ini adalah logam dari
kelompok Platinum yang memiliki titik cair 24540C sebagai bahan
paduan dengan unsur Platinum-Alloy yang kuat dank eras serta
meningkatkan titik cairnya.
18. Germanium (Ge)
Germanium (Ge) merupakan logam dengan sifat kelistrikan
yang spesifik sehingga digunakan sebagai komponen adalam Teknik
Kelistrikan.
19. Mercury, Hydragirum (Hg)
Mercury, Hydragirum (Hg) ialah salah satu jenis logam murni
yang diperoleh dalam skala kecil dengan logam murni lainnya serta
Sulphide (HgS) yang dapat dilakukan extraksi melalui pemanasan
sederhana yang kemudian diproses secara destilasi, jika perlu
dilakukan penegrjaan lanjut untuk menghilangkan kadar Seng dan
Cadmium. Mercury digunakan dalam Thermometer dan Barrometer
serta saklar atau electrical Switches.
20. Molybdenum (Mo)
Molybdenum (Mo) ialah Logam yang berwarna putih Silver
dengan titik Cair 26200C. Terdapat dalam bentuk Sulphide serta
berbagai Oxid pada berbagai jenis Logam.
Molybdenum (Mo) digunakan sebagai unsur paduan pada baja
dan Besi Tuang (Cast Iron).
21. Platinum (Pt)
Platinum (Pt) adalah salah satu jenis logam berat yang
berwarna putih kelabu dan sangat mengkilap dengan titik cair 17730C
dan memiliki sifat yang mudah dibentuk, ulet dan tidak mengandung
Oxide atau tar dalam udara bebas.
Platinum (Pt) sangat cocok digunakan dalam paduan dengan
Iridium yang dapat meningkatkan kekerasannya. Platinum (Pt)
terdapat dalam paduan logam mulia serta endapan Tembaga-Nickel.
Platinum (Pt) dapat pula diperoleh melalui proses extraksi pada mas
(gold) dan Nickel.
Platinum (Pt) digunakan sebgai bahan pembuatan Contact point
pada system kelistrikan motor bakar, kabel tahanan polymeter serta
kawat Thermocouple.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 21
22. Palladium (Pd)
Palladium (Pd) termasuk dalam kelompok Platinum yakni logam
yang berwarna putih dan sangat ulet, mudah dibentuk dan tahan
terhadap oxidasi. Palladium (Pd) memiliki titik cair 15550 C.
Palladium (Pd) sering dipadukan dengan Silver yang dapat
menggantikan Platinum dalam pembuatan Contact Point dan akan
memiliki sifat kekerasan yang tinggi dengan ketahanan korosi yang
berbeda dengan Silver.
23. Rhodium (Rh)
Rhodium (Rh) juga merupakan salah satu dari logam dalam
kelompok Platinum, Rhodium (Rh) memiliki titik cair 19850C sangat
tahan terhadap berbagai bentuk pengaruh asam. Digunakan sebagai
bahan pelapis logam lain serta sebagai unsur paduan pada Platinum
dalam pembuatan kawat tahanan (Resisitor) pada Thermocouple.
24. Silver, Argentum (Ag)
Silver, Argentum (Ag) adalah salah satu logam mulia yang
memiliki titik cair 9600C terdapat dalam skala kecil dan terpadu pada
Tembaga dan mas. Silver memiliki conduktifitas listrik yang paling
tinggi disbanding dengan logam lainnya dan digunakan dalam kontak
listrik juga dalam “Siver solders” serta bahan pelapis logam lain.
25. Selenium (Se)
Selenium (Se) memiliki titik cair 2200 C dan dapat diperoleh
melalui proses extraksi dari logam lain termasuk pada Tembaga. Sifat
yang lain dari Selenium ialah memiliki sifat hantaran listrik yang baik
dan menjadi alternative pilihan dalam pemakaian ringan serta
digunakan pula dalam photoscell serta digunakan sebagai unsur
paduan pada Tembaga untuk meningkatkan sifat mampu mesin dari
tembaga tersebut.
26. Tantalum (Ta)
Tantalum (Ta) logam yang berwarna putih dan dapat dibentuk
melalui proses pengerjaan dingin. Proses pengerjaan panas dapat
meningkatkan angka kekerasannya secara drastic.
Tantalum (Ta) memiliki titik cair 32070C dan digunakan dalam
perkakas Cementite Carbide dan sebagai tambahan unsur paduan
pada logam non-Ferro.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 22
27. Tellurium (Te)
Tellurium (Te) memiliki titik cair 4520C sedikit ditambahkan
pada Timah Hitam akan meningkatkan kekerasannya, dan jika
ditambahkan pada Tembaga akan memberikan sifat free-Cutting.
28. Thorium (Th)
Thorium (Th) sangat lunak seperti timah hitam (Lead) dan dapat
mencair pada temperature 18270C. Thorium (Th) digunakan sebagai
unsur paduan pada Tungsten dalam pembuatan kawat filament serta
digunakan pula dalam paduan Magnesium untuk menghasilkan sifat
Creep resistance.
29. Tungten, Wolfram (W)
Tungten, Wolfram (W) memiliki titik cair 34100C berwarna
kelabu, sangat keras dan rapuh pada temperature ruangan, tetapi
ulet dan liat pada Temperatur tinggi. Bahan dasar dari Tungten,
Wolfram (W) ini ialah Oxide mineral dan diperoleh melalui proses
reduksi. Tungten, Wolfram (W) digunakan sebagai bahan pembuatan
filament, untuk kwat radio dan lampu serta digunakan pula sebagai
unsur paduan pada alat potong (Tool Steel) yakni sebagai bahan
High Speed Steel (HSS) atau baja kecepatan tinggi, baja Magnet
serta dibentuk melalui proses sintering untuk bahan perkakas.
30. Vanadium (V)
Vanadium (V) akan mencair pada Temperatur diatas 19000C,
logam yang berwarna putih ini sangat keras, jika ditambahkan pada
baja sebagai unsur paduan akan menambah kekenyalan dari baja
tersebut.
31. Beryllium (Be)
Beryllium (Be) Logam yang berwarna kelabu ini memiliki sifat
yang sangat keras dengan titik cair 12850C tetapi lebih ringan dari
pada Aluminium.
Beryllium memiliki sifat yang rendah dalam peredaman
Neutronnya pada arah memotong sehingga tidak bereaksi terhadap
berbagai bentuk dan derajat Neutron yang dilaluinya. Beryllium (Be)
merupakan logam yang memiliki sifat thermal konduktor serta
tegangan yang baik dan stabil pada Temperatur tinggi namun
keuletannya rendah. Oleh karena itu proses metallurgy bubukan
(Powder metallurgy) bukan metoda yang baik dalam pembentukan
dengan bahan Beryllium ini.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 23
Beryllium didapat dari Aluminium Beryllium Silikat “Beryl’
dengan hanya menghasilkan 3,5 % Beryllium. Proses extraksi pada
bahan Berylium memerlukan biaya proses dan Teknik yang terpaksa
melebihi penghasilan Karen proses yang sangat sulit terutama dalam
proses menetralisir unsur zat beracun.
Beryllium kadang-kadang digunakan sebagai unsur paduan
pada Tembaga paduan, namun karena kebutuhan Beryllium
meningkat dalam bentuk Beryllium murni Tempa untuk industri
pesawat terbang dan laras senapan (Guided Missiles), maka
fungsiTembaga paduan dengan unsur Beryllium sedikit berkurang.
Beryllium dapat dibentuk dengan pengecoran kedalam bentuk
ingot, bentuk-betuk batangan dirol panas (Hot-rolling processes),
extrusion dan kemudian pemesinan.
Beryllium dengan pembentukan melalui powder metallurgy
dipecah menjadi serbuk yang kemudian disinter menjadi bentukbentuk
balok. Balok-balok Beryllium ini memiliki kekuatan tarik 310
N/mm2 , perpanjangannya dapat ditingkatkan hingga 10 % jika
dikbentuk ulang melalui pengerolan. Beryllium yang dibentuk melalui
proses Sintering ini dapat dikerjakan mesin (Machining) dengan alat
potong Carbide dengan hasil yang halus seperti Grey Cast Iron.
Beryllium disambung dengan menggunakan metoda las busur
dan spot-welding antar Beryllium dan dengan logam lain.
32. Hafnium (Hf)
Hafnium (Hf) memiliki sifat yang sama dengan Zirconium dan
termasuk logam berat, memiliki kekuatan tarik 340 N/mm2, angka
kekerasannya 180 HV serta titik cairnya 21300C. Hafnium (Hf) dapat
dibentuk dengan mesin pada putaran rendah.
Penyambungan Hafnium akan sangat cocok dengan
memberikan arus tinggi, Hafnium digunakan sebagai bahan
pembuatan pengatur tekanan, water cooler reaktror dan lain-lain. Hal
ini karena sifat Hafnium yang dapat meredam Neuton serta bebas
pengaruh radiasi yang merugikan.
33. Zirconium (Zr)
Zirconium (Zr) ialah logam yang berwarna putih-silver memiliki
titik cair 18520C dengan kekuatan tarik 420 N/mm2 dan angka
kekerasannya 140 HV.
Zirconium memiliki sifat yang sama dengan Titanium terutama dalam
proses pembentukannya. Pemotongan dengan mesin dilakukan
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 24
dengan puitaran yang sangat rendah sebagaimana pemotongan
pada Aluminium.
Proses fabrikasi Zirconium harus dilakukan secara hati-hati
terhadap kemungkinan terjadinya kontaminasi dengan oxygen,
Nitrogen serta Hydrogen akibat pemanasan.
Zirconium kadang-kadang digunakan sebagai unsur paduan
padan Magnesium dalam memenuhi kebutuhan dalam Teknologi
Nuclear dimana Zirconium dapat meredam unsur Neutron secara
melintang dengan kekuatan tarik yang stabil didalam suhu runagan,
tahan terhadap korosi air , uap serta berbagai media pendingin.
Pemakaian Zirconium juga sebagai unsur paduan dengan
bahan-bahan lain seperti timah putih (Tin), Besi, Chromium, Nickel,
Tembaga dan Molybdenum.
34. Niobium (Nb)
Niobium ialah logam yang sangat ulet (ductile) dan lunak
dengan kekuatan tarik 280 N/mm2 dan titik cairnya 24690C. Keuletan
dari sifat Niobium ini ialah karena pengaruh Oxygen dan Carbon,
pengerjaan panas serta udara.
Niobium yang dibentuk menjadi plat tipis dapat dilas dengan
resistance-Welding, sedangkan untuk bahan yang tebal diatas 0,5
mm harus dilas dengan Argon-arc atau Argon-arc Spot welding.
Niobium digunakan dan dikembangkan pemakaiannya untuk
memenuhi kebutuhan bahan dlam Teknologi Nuclear serta bahan
pembuatan Turbine gas.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 25
Gambar1.6 Diagram titik cair dari beberapa jenis
logam
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 26
G. Macam-macam Paduan dari logam non-Ferro (Non- Ferrous
Alloys)
1. Tembaga dan paduannya
Tembaga digunakan secara luas sebagai salah satu bahan
teknik, baik dalam keadaan murni maupun paduan. Tembaga
memiliki kekuatan tarik hingga 150 N/mm2 dalam bentuk tembaga
tuangan dan dapat ditingkatkan hingga 390 N/mm2 melalui
proses pengerjaan dingin dan untuk jenis tuangan aangka
kekerasanya hanya mencapai 45 HB namun dapat ditingkatkan
menjadi 90 HB melalui pengerjaan dingin, dimana dengan
proses pengerjaan dingin ini akan mereduksi keuletan, walaupun
demikian keuletannya dapat ditingkatkan melalui proses
annealing (lihat proses perlakuan panas) dapat menurunkan
angka kekerasan serta tegangannya atau yang disebut proses
“temperature” dimana dapat dicapai melalui pengendalian jarak
pengerjaan setelah annealing.
Tembaga memiliki sifat thermal dan electrical conduktifitas
nomor dua setelah Silver. Tembaga yang digunakan sebagai
penghantar listrik banyak digunakan dalam keadaan tingkat
kemurnian yang tinggi hingga 99,9 %.
Sifat lain dari tembaga ialah sifat ketahanannya terhadap
korosi atmospheric serta berbagai serangan media korosi
lainnya.
Tembaga sangat mudah disambung melalui proses
penyoderan, Brazing serta pengelasan.
Tembaga termasuk dalam golongan logam berat dimana
memiliki berat jenis 8,9 kg/m3 dengan titik cair 10830C.
Pembuatan tembaga
Unsur dasar tembaga diperoleh dalam bentuk bijih tembaga
dengan kadar yang rendah dengan rata-rata kurang dari 4%.
Proses pemecahan dan pembubukan dilakukan untuk
memisahkan unsur tembaga dari butiran-butiran pengikat melalui
pengapungan serta untuk menghilangkan butiran-butiran yang
tidak berguna.
Butiran-butiran yang mengandung unsur tembaga dipanasakan
didalam dapur pemanas untuk melepaskan ikatannya dengan
unsur batuan serta persenyawaan dengan unsur sulphide besi.
Unsur ini kemudian diolah didalam converter untuk pemisahan
besi dan sulphur.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 27
Proses pemurnian api (Fire-refining)
Dari proses tersebut diatas akan dihasilkan tembaga untuk
dilakukan proses pemurnian api (Fire-refining) dimana tembaga yang
dalalm keadaan tidak murni dicairkan dan dilakukan proses oksidasi
untuk melepaskan berbagai unsur lainnya yang terkandung didalam
Tembaga tersebut.
Selanjutnya dengan menggunakan batang kayu yang ditekankan
kedalam larutan untuk menggerakkan oxygen oleh pembakaran dan
selanjutnya dituangkan kedalam cetakan dan menghasilkan tembaga
dalam bentuk batangan.
Electrolytic refining
Electrolytic refining yaitu proses pemurnian dengan cara elektrolit
yang akan menghasilkan tembaga murni, prosesnya ialah tembaga yang
berbentuk batangan yakni tembaga yang akan dimurnikan berfungsi
sebagai anoda digantungkan didalam cairan panas asam sulphuric dan
cooper sulphate dan dihubungkan melalui plat tembaga murni sebagai
katoda, dengan demikian unsur tembaga ini akan mngendap pada
cathode dan unsur-unsur lainnya akan mengendap pada kubangan dari
larutan elektrolite.
Kadar Tembaga
Kadar Tembaga ialah derajat kemurnian tembaga yang
berhubungan dengan proses pembuatan serta fungsi pemakaiannya,
yang meliputi :
Cathode Copper
Kadar Tembaga diperoleh dari proses electrolisa (electrolytic
refining) yang digunakan sebagai raw material untuk penghantar arus
listrik serta tembaga paduan dan bahan tuangan.
Electrolytic Tough High Conductivity Copper
Tembaga ini ialah dimana Cathode copper dicairkan dan
dituangkan kedalam cetakan dengan bentuk yang sesuai dengan
kebutuhan pekerjaan, kadar oxygen atau Pitch harus dikendalikan secara
hati-hati karena dapat mengakibatkan timbulnya efek yang merugikan
terhadap sifat kemurniannya.
Fire refined Tough Pitch High Condictivity Copper
Conduktifitas Tembaga ini lebih baik dari pada electrolytic Tough
Pitch Copper, akan tetapi tingkat kemurniannya lebih rendah dimana
sebagian kecil dari unsur-unsur lain tidak sapat dihilangkan melalui
proses ini.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 28
Ordinary Tough Pitch Copper
Tembaga dari jenis ini tidak termasuk dalam spesifikasi conductif,
dimana masih mengandung oxygen serta berbagai unsur lainnya, akan
tetapi secara umum pemakaiannya masih memuaskan.
Oxigen-Free High Conductivity Copper (OFHC)
Tembaga ini diperoleh dari proses pencairan ulang dari Cathode
Tembaga yang kemudian dituangkan sebagai cara untuk menghindari
penyerapan oxygen. Tembaga dari jenis ini sanghat cocok digunakan
sebagai bahan pengelasan nyala, brazing, impact extrusion dan lain-lain.
Arsenical Copper
Arsenic digunakan sebagai unsur tambahan pada tembaga dimana
dengan penambahan unsur Arsenic diatas 0,5 % dapat meningkatkan
kekuatan tarik dari Tembaga tersebut dan memungkinkan untuk
digunakan pada Temperatur hingga 3000 C tanpa terjadi penurunan
tegangannya.
Demikian pula ketahanan terhadap serangan korosi atmospheric dapat
meningkat akan tetapi konduktifitas Thermal dan Konduktifitas listriknya
menurun.
Proses pembentukan dan pemesinan pada Tembaga
Proses pembentukan benda-benda kerja dari bahan tembaga mealui
proses pemesinan dilakukan dengan memberikan kecepatan potong
yang tinmggi namun dengan pemotongan yang rendah (low depth of
Cut).
Proses pembentukan lainnya tembaga ini ialah melalui
pengerjaan panas misalnya hot rolling, extrusion dan forging pada
temperature tinggi antara 8000 C hingga 9000C.
Pembentukan dengan pengerjaan dingin (Cold Working) juga dapat
dilakukan secara sederhana namun apabila ukurannya melebihiukuran
yang dikehendaki maka terlebih dahulu harus dilunakan (Annealing) pada
Temperatur pemanasan 5000C. Kecepatan pendinginannya memang
tidak kritis namun Quenching dengan air dapat melenyapkan kotoran dan
terak serta mempermudah dalam pembersihan.
a. Tembaga Paduan (Copper base Alloy)
Tembaga Paduan (Copper base Alloy) paling banyak digunakan
sebagai bahan teknik karena memiliki berbagai keuntungan, antara
lain :
1) Memiliki sifat mekanik yang baik, sifat electrical dan thermal
conductivity yang tinggi serta tahan terhadap korosi dan
ketahanan aus.
2) Mudah dibentuk melalui pemesinan
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 29
3) Mudah dibentuk melalui pengerjaan panas (Hot working) dan
pengerjaan dingin (Cold Working)
4) Mudah disambung melalui penyolderan, brazing dan welding.
5) Mudah dipoles atau diplating jika dikehendaki
6) Pressing dan forging Temperatur lebih rendah dibanding dengan
pemakaian bahan logam Ferro.
Tembaga Paduan (Copper Alloy) dapat dikelompokan menjadi :
1) Tembaga paduan rendah yang termasuk dalam kelompok ini ialah
Silver-Copper, Cadmium-Copper, Tellurium-Copper, Berylium-
Copper dan Paduan Copper-Nickel-Silicon.
2) Tembaga Paduan dengan kadar tinggi, yaitu Brass dan Bronze.
b. Tembaga paduan dengan kadar rendah
1) Silver-Copper ; Temperatur pelunakan dari tembaga jenis ini
dapat ditingkatkan dari 2000 hingga 3500 melalui penambahan
unsur Nickel hingga 0,08 %. Tembaga ini akan menjadi lebih
keras dengan tegangan yang tidak dapat direduksi oleh
temperature penyolderan, penimahan (Tining) atau proses lain
yang menggunakan temperature rendah. Unsur Silver dengan
kadar rendah ini hanya sedikit sekali terjadi efek penyimpangan
dan tergantung pada nilai konduktifitas dari tembaga itu sendiri,.
Silver-Copper digunakan sebagai bagian dari Comutator
komponen Radiator serta berbagai penerapan yang memerlukan
kekerasan dan tegangan stabil tanpa dipengaruhi oleh panas
akibat pemanasan selama proses pnyambungan. Silver juga
memiliki sifat creep resistance pada tembaga karena softening
Temperatur.
2) Cadmium-Copper; kadar Cadmium sebesar 1 % pada Tembaga
akan meningkatkan softening Temperatur, demikian pula
ketahanan, tegangan dan keuletan serta kelelahannya akan
meningkat.
Cadmium-Copper digunakan dalam konduktor untuk
memperpanjang garis rentang overhead kabel hantaran arus
listrik serta untuk ketahanan pada elektroda las (welding
electrodes)
Sifat lembut dari kabel yang terbuat dari Cadmium-Copper
banyak digunakan dalam electrical wiring dari pesawat terbang
karena sifatnya yang flexible serta tahan terhadap getaran. Kadar
Cadmium yang rendah hanya akan terjadi kerusakan
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 30
memanajang namun tergantung pada konduktifitas tembaga itu
sendiri.
3) Chromium-Copper, unsur Chromium hingga 0,5 % pada
Tembaga akan memperkecil pengaruh konduktifitasnya, namun
kekerasan serta tegangannya akan meningkat serta akan
menerima reaksi perlakuan panas.Analisis terhadap diagram
keseimbangan paduan antara Chromium dengan-Tembaga
memberikan indikasi bahwa hanya sedikit saja kuantitas
chromium yang dapt bercampur dalam larutan pada (Solid
solution). Larutan padat dari Chroimum akan meningkat sesuai
dengan peningkatan temperaturnya dan semua unsur Chromium
akan masuk didalam larutan padat pada Temperatur 10000C.
Jika paduan ini di-Quenching dari temperatur ini maka akan
terjadi “Solution treated” sehingga semua sisa chromium akan
tetap berada didalam larutan padat dan menghasilkan paduan
yang ulet dan liat. Proses pengendapan (precipitation treatment)
dilakukan untuk memperbaiki keseimbangan serta perbaikan sifat
mekaniknya, yaitu dengan memberikan pemanasan ulang
dengan temperature hingga 5000C dengan waktu (Holding time)
selama 2 jam dan kemudian didinginkan.
Gambar 1.7 Bagian dari diagram keseimbangan paduan
Tembaga Chrom (Chromium-Copper)
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 31
4) Tellurium-Copper, unsur Tellurium pada Tembaga hingga sebesar
0,5 % akan menghasilkan paduan tembaga yang dapat dibentuk
dengan baik melalui proses pemesinan.
Tellurium tidak dapat larut didalam Tembaga namunakan
menyebar seluruhnya ketika paduan itu dilebur dan tersisa didalam
bentuk partikel-partikel halus dimana paduan dalam keadaan padat,
dengan demikian maka akan diperoleh Paduan tembaga yang dapat
dengan mudah dibentuk melalui pemesinan dan menghasilkan chip
yang mudah terlepas.
5) Beryium-Copper Berylium digunakan sebagai unsur paduan pada
Tembaga jika kekuatannya lebih penting dari pada konduktifitasnya.
Hasil analisis terhadap diagram keseimbangan paduan Tembaga
Berylium memberikan indikasi bahwa hanya sedikit unsur Berylium
yang yang masuk kedalam larutan padat dari Tembaga dan sisa
Berylium akan tersusun dengan unsur Tembaga hingga mencapai
Temperatur ruangan dalam bentuk γ .
Gambar 1.8 Diagram keseimbangan dari paduan
Tembaga-Beryllium (Copper-Beryllium)
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 32
Larutan padat dari Berylium didalam Tembaga akan
mengembang oleh pemanasan yang cukupuntuk membuat paduan
tersebut merespon pengendapan oleh perlakuan panas, prosesnya
dilakukan dengan memberikan pamanasan hingga 8000C kemudian
di-Quenching diikuti oleh pemanasan hingga 3200C yang
pendinginan untuk melunakan dan meningkatkan keuletannya serta
memperbaiki strukturnya.
Paduan Tembaga-Berylium sangat penting dan banyak
digunakan dalam berbagaindustri dimana merupakan paduan yang
kuat dank eras dengan kadar Brylium hingga 2% serta Paduan
Tembaga dengan 4% Berylium dan 2,6 % Cobalt.
Paduan Tembaga-Berylium digunakan sebagai gelombang
diapragme, Flexible Blower, pipa Bourdon, Cold Chisel, Hacksaw
Blades dimana percikan apinya dapat menimbulkan ledakan.
6) Copper-Nickel-Silicon Alloys, Jika Nickel dan Silocon dalam
perbandingan 4 : 1, yaitu 4 bagian Nickel dan 1 bagian Silicon
dipadukan di dalam Copper (Tembaga) pada Temperatur tinggi maka
akan terbentuk sebuah unsur yang disebut Nickel Silicide (Ni2Si) dan
pada Temperatur rendah paduan ini akan sesuai unutk
pengendapan dalam perlakuan panas, dimana proses pelarutan akan
diperoleh dalam proses Quenching dari Temperatur 7000C dan akan
diperoleh sifat paduan Tembaga yang lunak dan ulet, kemudian
dilanjutkan dengan memberikan pemanasan pada Temperatur 4500C
maka akan meningkatkan kekerasan serta tegangan dari paduan
Tembaga tersebut.
Prosentase kadar Nickel dan Silicon ini disesuaikan dengan
kebutuhan dari sifat yang dihasilkannya, biasanya diberikan antara 1
% hingga 3 % . Paduan Tembaga ini akan memiliki sifat Thermal
dan electrical Conductivity yang baik dan tahan terhadap
pembentukan kulit dan oxidasi serta dapat mempertahankan sifat
mekaniknya pada Temperatur tinggi dalam jangka waktu yang lama.
c. Tembaga Paduan tinggi
1) Kuningan (Brasses)
Kuningan adalah paduan Tembaga dengan lebih dari 50 %
Zincum (seng) kadang-kadang ditambah dengan Timah putih
(Tin) dan Timah Hitam (Lead) serta Alumunium dan Silicon.
Analisis terhadap diagram keseimbangan dari paduan
Copper-Zinc (Tembaga-Seng) memperlihatkan bahwa paduan
Tembaga Seng, kadar Seng diatas 37 % dapat diterima dalam
Tembaga dan akan membentuk larutan padat yang disebut (α).
Proses larutan Seng didalam Tembaga tidak berkembang oleh
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 33
perubahan Temperatur, dengan demikian Kuningan bukan paduan yang
terbentuk oleh pengendapan.
Kuningan dengan kandungan seng diatas 37 % disebut “α
Brasses” yang merupakan paduan mampu pengerjaan dingin karena
terbentuk dari struktur larutan padat. Paduan Tembaga Kuningan yang
disebut α Brasses ini berkembang oleh pengembangan dalam dari
unsur yang pada kahirnya akan menyebabkan distorsi dari kisi tembaga
(“Tembaga lattice”). Phase dimana terbentuknya pecahan merah (hot
short) oleh karena itu kuningan ini tidak cocok untuk pengerjaan panas.
Jika kadar Seng pada paduan Tembaga melebihi 37 % maka kan
terjadi phase kedua yaitu “phase-β”, berada bersama dengan phase α
dan paduan ini disebut “α + β Brasses” dengan keuletan seimbang pada
temperature ruangan sebab keuletan dari dari kristal α mengganti
kerapuhan dari kristal β.
Gambar 1.9 Bagian dari diagram keseimbangan dan
microstruktur dari paduan Tembaga Seng
(Copper-Zinc)
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 34
Kuningan dari jenis ini memiliki sifat mampu pengerjaan panas (Hot
working Brasses), hal ini disebabkan karena atom β berserakan pada
temperature tinggi dan akan membentuk keuletan pada phase β dan
pada saat yang bersamaan kristal α akan menjadi rapuh pada
Temperatur tinggi dan larut kedalam phase β sehingga paduan akan
bersifat ulet pada Temperaatur yang lebih tinggi.
Kuningan dengan kadar Seng 45 % komposisinya terdiri atas kristal
secara menyeluruh dengan sifat yang sangat rapuh pada temperature
ruangan (room temperature), hal ini terlihat pada diagram keseimbangan
Tembaga-Seng dimana titik cair dari dari Seng paduan tinggi lebih
rendah dari pada Kuningan dengan kadar Seng rendah, oleh karena itu
Seng dengan paduan tinggi ini digunakan sebagai “Brazing spelter”
karena titik cairnya yang rendah tersebut namun sambungan tidak
menjadi rapuh karena selama operasi penyambungan kadar Senga akan
turun melalui proses penguapan dan sebagian akan menyebar kedalam
Kuningan pada sambungan tersebut.
d. α Brasses mampu pengerjaan dingin (Cold working α Brasses)
Proses pengerjaan diawali dengan proses perlakuan panas
yakni proses yang disebut “Stress relief Annealing treatment” (lihat
Bab proses perlakuan Panas), yakni pemanasan dengan
temperature 2500C untuk menghindari keretakan (Season
Cracking), yakni keretakan diantara batas kristal yang sering terjadi
pada setiap akhir pengerjaan. Bbeberapa hal penting dari Kuningan
jenis ini antara lain :
1. Cap-Copper ; yaitu Copper dioxide dengan kadar Seng hingga 3
% memiliki sifat yang lunak dan ulet serta konduktifitas yang
tinggi. Cap-Copper merupakan penamaan yang diberikan sesuai
dengan fungsi pemakaiannya yang paling penting sebagai bahan
container dari Priming Caps pada Amunisi.
2. Gilding-Brass ; yaitu jenis Kuningan yang mengandung 10 %
Seng dan melalui pengerjaan berat yang memungkinkan tidak
akan terjadi “season crack” disbanding dengan Kuningan
berkadar Seng tinggi. Kuningan ini digunakan dalam pembuatan
pframe “Permata” serta berbagai fungsi dekoratif.
3. Catride Brass ; Kuningan ini memiliki kadar Seng hingga 30 % ,
sesuai dengan namanya Kuningan ini digunakan sebagai bahan
pembuatan Catride dan shell case . Kuningan ini memiliki sifat
yang cukup ulet untuk jenis Kuningan yang mampu pengerjaan
dingin serta memiliki kekuatan tarik yang baik.
4. Standard Brasses ; kendati sedikit lebih ulet dari Catride
Brasses, Kuningan ini relative lebih murah karena kadar
Tembaganya juga lebih rendah, demikian pula pada tingkat
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 35
kekerasannya yang lebih rendah dibanding dengan kuningan
sejenisnya
Untuk pembentukannya diperlukan pelunakan untuk menghindari
distorsi pengerjaan dingin.
5. Bases Brass ; Kuningan ini memiliki kandungan Seng antara 36 %
hingga 38 % dengan sedikit unsur dariu phase β, merupakan bahan
baku produk dengan harga yang relative murah dan sesuai untuk
pengerjaan tekan, kekuatannya tidak terjamin, Kuningan ini disebut
sebagai kuningan umum atau “Common Brasses”.
6. Admiralty Brasses ; ialah Kuningan dari jenis “Catride Brasses”
yang ditambah dengan unsur Timah hingga 1 % untuk memberikan
sifat ketahanannya terhadap berbagai bentuk korosi. Kuningan ini
digunakan sebagai bahan pembuatan condenser serta komponenkomponen
dengan pendinginan air.
7. Alumunium Brasses ; Kuningan ini komposisinya terdiri atas
Kuningan dengan 76 % Copper, 22 % Seng dan 2 % Alumunium,
pemakaian yang sangat penting sebagai bahan pembuatan “Marine
Condenser tubes” karena sifatnya yang tahan terhadap korosi tinggi.
8. Clock Brass and Engraving Brass ; yakni Bases Brass atau
Standard Brasses yang ditambah dengan 1 % Timah hitam (lead)
yang memberikan sifat mampu mesin (machinability) terhadap
Kuningan jenis ini. Timah Hitam (lead) tidak larut didalam kuningan
dalam keadaan cair, partikel-partikel halus yang tersisa seluruhnya
akan terlepas menjadi chips selama pemotongan serta akan
membantu proses pelumasan baik selama proses pemotongan
maupun pelayanan pelumasan komponen dalam perakitan pada
posisi yang sulit dijangkau.
9. Hot-working (α + β) Brass ; yang termasuk dalam kelompok
kuningan ini juga adalah “Muntz-metal” ditambahkan sedikit unsur
yang akan menambah kekuatan tarik dari Kuningan ini.
10. Muntz-Metal ; Muntz-metal ini disebut sebagai “Logam Kuning”
(Yellow metals) dibentuk melalui pengerjaan dingin dengan prinsip
kelurusan digunakan sebagai plat yang diroll panas atau dalam
bentuk batangan yang dilanjutkan dengan penempaan (Forging) atau
extrusion. Muntz-metal digunakan sebagai bahan untuk
pembentukan dengan pengecoran atau sebagai bahan paduan
dalam pengecoran baja.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 36
11. Leaded 60 : 40 Brass ; atau disebut juga Turning Brass,
Kuningan ini mengandung unsur lead sebesar 0,5 % hingga 3,5
% pada Munzt-metal untuk memberikan sifat mampu mesin
(Machinability) dan unsur lead pada Kuningan tidak mereduksi
kekuatan tariknya kendati akan menurunkan keuletan serta nilai
Impactnya. Pembentukan dengan Forging akan menurunkan
kadar lead pada Kiningan ini.
12. Naval Brass ; ialah Muntz-metal yang ditambah dengan 1 %
Timah putih (Tin) dengan demikina kuningan ini akan sangat
tahan terhadap korosi serta peningkatan kekuatannya.
Pembentukannya sangat baik dengan berbagai metoda
pengecoran, pengerolan panas dan tempa (forging).
13. Naval Brass dengan kandungan Timah hitam (lead) 0,5 sampai
2,0 % juga akan meningkatkan sifat mampu mesin akan tetapi
akan sedikit mengikat dalam proses penempaan (forging)
14. High Tensile Brass ; Kuningan ini mengandung unsur paduan
hingg 7 % yang tediri atas unsur Manganese, Iron,, Nickel,
Timah putih dan Aluminium yang ditambahkan pada Muntz metal
dengan tujuan peningkatan kualitas sifat mekaniknya, dengan
dmikian akan diperoleh kuningan jenis khusus yang memiliki
kekuatan tarik yang tinggi.
e. Bronzes and Gunmetal
1. Bronzes and Gunmetals
Bronzes and Gunmetals ialah paduan tembaga dengan
timah putih (Tin) serta unsur-unsur tambahan dengan sedikit
kuatitas yang terdiri atas Timah hitam (lead). Untuk semua
paduan Tembaga dengan Timah hitam ini disebut “Bronzes” dan
paduan Tembaga dengan timah putih disebut “Tin-Bronzes”,
sedangkan Bronzes dengan penambahan unsur Seng disebut
“Gunmetals”.
Bronzes sangat mudah dibentuk dengan pengecoran dan memiliki
sifat tahan terhadap korosi dengan sifat yang paling penting ialah
memiliki sifat ketahanan aus.
2. Tin Bronzes and Gunmetals
Analisis terhadap diagram keseimbangan Copper-Tin
mengindikasikan bahwa Paduan Tembaga dengan kandungan
Timah putih (Tin) hingga 14 % dikelompokan kedalam paduan
dengan larutan padat (solid solution), dan jika paduan ini
didinginkan dengan sangat lambat sifat larutan akan menurun, hal
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 37
ini terlihat yang diindikasikan dengan garis putus-putus (dashed)
pada diagram tersebut. Jadi partikel yang keras dan rapuh
(phase δ ) akan berada dalam larutan padat (solid solution), hal
ini hanya akan terjadi didalam praktiknya, dimana pada hasil
pengecoran paduan mengandung kadar Timah Putih diatas 10 %.
Tetapi pahse γ dapat terurai dengan kelebihan timah dan masuk
kedalam larutan padat jika paduan ini diberi perlakuan panas
(Annealing) pada temperature 3000C dengan holding time hingga
1000 jam.
Paduan Tembaga dengan kandungan kadar Timah antara
14 dan 32 % strukturnya akan terdiri atas phase δ dan phase α
sifatnya akan menjadi lunak dengan sifat kombinasi antara keras
dan ulet. Bahan paduan ini merupakan bahan paduan yang baik
karena memiliki titik cair yang rendah.
Pada diagram tersebut juga memperlihatkan bahwa
Bronze ini memiliki derajat pemadatan yang besar (terindikasi
pada jarak antara garis solidus dengan garis liquidus) dimana
paduan ini cenderung membentuk inti pada stuktur hasil
pengecoran, Inti paduan akan terbentuk jika setiap butiran
tersususn pada titik cair yang tinggi dan dibagian luarnya sangat
kaya dengan susunan butiran yang memiliki titik cair rendah,
namun demikian komposisi dari masing-masing butiran ini dapat
diseragamkan melalui proses perlakukan panas (Annealing).
Tin-Bronze dibedakan menjadi 2 macam yaitu Wrough-
Bronzes dan Cast Bronzes.
• Wrough-Bronzes
Wrough-Bronzes ; atau disebut Perunggu tempa atau α
Bronzes yakni Bronze yang mengandung kadar Timah putih
diatas 8 %, pembentukannya dapt dilakukan dengan proses
rolling secara dingin atau direntang. Bronzes ini dapat memegas
selama proses pengerjan dingin (cold working process), oleh
karena itu sebelum proses pembentukan harus dilakukan proses
Annealing dengan temperature annealing 7000C . Bronzes ini
memiliki sifat ketahanan korosi yang baik.
Bronzes dengan kadar Phosphor hingga 0,3 %
digunakan sebagai bahan pembuat “Wrought Phosphor Bronzes”
yakni sebagai bahan pagas, seperti pegas-pegas pada electrical
contact serta berbagai instrument pemegang pada coil.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 38
Gambar1.10 Bagian dari diagram keseimbangan paduan
Tembaga Timah putih (Copper-Tin) dan
microstrukturnya
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 39
• Casting-Bronzes
Casting-Bronzes ( α + δ Bronzes) Mengandung kadar Timah putih
antara 10 hingga 18 % dengan penambahan berbagai unsur akan
diperoleh struktur yang kompleks.
Casting Phosphorus Bronzes merupakan bahan paling penting
sebagai bahan baku pengecoran, dimana mengandung 10 % kadar
Timah Putih (tin) serta unsur phosphor sebesar 0,05 %. Bronze ini
sangat baik digunakan sebagai bahan bantalan dengan beban berat
(heavy duty) dan kadar Phosphornya dapat ditingkatkan hingga 0,5 %
walauypun dengan kehilangan sedikit sifat keuletannya.
Bell-metals ; yakni bahan yang terbentuk dari hasil pengecoran pada
Bronzes dengan kandungan Timah putih hingga 20 % dengan
demikian akan menghasilakn efek suara jika dipukul.
Speculum metal ; ialah Bronze yang mengandung 30 % sampai 40 %
Timah Putih, Bronze ini sangat rapuh namun dapat dipoles sehingga
sering digunakan sebagai bahan cermin, kisi pantul cahaya serta
berbagai kebutuhan peralatan optic juga sebagai bahan pelapis.
Leaded Bronzes ialah Tin-Bronze yang mengandung unsur timah
hitam sebagai unsur yang dapat mengakibatkan bahan memiliki sifat
mampu mesin (machinability). Kandungan lead pada Leaded Bronze
hingga 5 % dan Leaded Bronze yang memiliki kandungan timah
hitam hingga 10 % dapat meningkatkan sifat luncur sehingga banyak
digunakan sebagai bantalan.
Gunmetal ialah Bronzes tuangan dengan komposisi unsur seng
untuk memberikan sifat mampu cor yang lebih baik.
Admiralty Gunmetels Komposisinya terdiri atas 88 % Copper dan 10
% Timah putih (tin) dan 2 % Sengan digunakan dalam pembuatan
komponen kapal laut, seperti Valve-valve dan berbagai paralatan
Mesin uap.
Leaded Gunmetels ialah Bronzes dengan kandungan unsur lead
diatas 5 % untuk meningkatkan sifat mampu Cor (Castingability) dan
mampu mesin (Machinability).
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 40
Nickel Bronzes ialah Bronze dengan penambahan sedikit unsur
Nickel kedalam Tin-Bronzes dengan tujuan untuk memperbaikai sifat
mekanik dari bronze tersebut, disamping itu juga dapat memperbaiki
sifat mampu cor. Unsur Nickel pada Bronze ini akan bersenyawa
dengan seng sehingga akan menghasilkan paduan yang keras yang
disebut “Nickel Gunmetals”.
Paduan dengan kadar Nickel yang tinggi dapat akan tergambarkan
pada diagram keseimbangan karena, proses pelarutan akan terjadi
jika dapat dilakukan pelarutan melalui proses pengecoran.
Pemanasan dengan Temperatur 7600C yang diikuti dengan
Quenching dan dilanjutkan dengan pemanasan pada temperature
3000C setiap jam tegangan dan kekerasannya akan meningkat.
Nickel Bronzes memiliki sifat ketahanan aus dan korosi serta dapat
mempertahankan kekerasannya pada berbagai perubahan
Temperatur.
Nickel Bronzes digunakan sebagai bahan dalam pembuatan Valve
serta berbagai komponen boiler feef water.
Aluminium Bronzes kadar Tembaga yang lebih besar diberikan pada
saat akhir pencampuran Copper-Aluminium. Dari diagram
keseimbangan dapat terindikasi bahwa kadar Aluminium yang lebih
tinggi dari 9,4 % akan masuk kedalam larutan padat (Solid Solution)
tidak akan meningkat dengan penambahan derajat pemanasan akan
tetapi malah akan turun jika Temperatur melebihi 5650C.
Jika kadar Aluminium lebih besar dari 7,5 % dan Temperatur
pemanasannya melebihi 5650C akan memunculkan phase kedua
yang disebut Phase β dan ketika kadar Aluminium melebihi 9,4 %
dengan pendinginan lambat , maka akan terbentuk larutan padat
(Solid Solution) yakni phase α + γ . Jika paduan ini didinginkan sedikit
lebih lambat seperti dilakukannya pengetokan pada cetakan (Mould)
maka akan memperlambat pemadatan pada perhentian dari phase β
tidak akan terjadi dan akan menghasilkan struktur “tua” , namun jika
diberi penambahan sedikit unsur besi maka akan memperlambat
perhentian phase β dengan memperoleh hasil yang sama.
Pada diagram keseimbangan ini juga (Gambar 1.11)
mengindikasikan temperature dimana perhentian phase β tergantung
pada kadar Aluminium dan menjangkau nilai minimum apabila kadar
Aluminium mencapai 11,8 %.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 41
Gambar 1.11 Bagian dari diagram keseimbangan paduan
Tembaga-Aluminium (Copper-Aluminium)
Bagian dari diagram keseimbangan dari paduan Copper-
Aluminium mirip dengan diagram Besi Carbon (FeC), dan paduan
dengan kadar Aluminium yang tinggi dapat di-quenching dengan
menghasilkan struktur yang mirip dengan Martensite (lihat heat
treatment) dengan sifat yang sangat keras dan rapuh juga mirip dengan
sifat baja. Paduan ini juga dapat di Temper jika diperlukan sifat medium.
α-Aluminium Bronzes ; Paduan dari jenis ini biasanya mengandung kadar
Aluminium antara 4% dan 7% serta dapat di-annealing untuk
mendapatkan sifat yang lunak dan ulet dan akan mengeras dan
menegang stelah proses pengerjaan dingin.
Duplex Aluminium Bronzes Paduan ini mengandung kadar Alumunium
antara 9 % sampai 10 % dengan 2 % Besi untuk menghambat
perhentian phase β.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 42
Paduan pada kelompok ini digunakan secara khusus dalam
pengecoran dengan cetakan pasir (Lihat Sand Casting) atau grafity
die-Casting serta tidak sesuai untuk Pressure die Casting karena
memiliki derajat pemadatan yang kecil.
Duplex Aluminium Bronzes digunakan sebagai bahan cor
untuk pembuatan rumah pompa, bagian-bagian Valve, roda gigi dan
rack.
Secara umum Aluminium Bronzes memiliki sifat sifat tahan
korosi dimana terdapatnya lapisan film Alumina yang terbentuk
dibagian permukaan karena adanya unsur Aluminium serta dapat
mempertahankan sifat mekaniknya pada temperature tinggi.
f. Paduan Tembaga-Nickel
Paduan Tembaga-Nickel ialah logam yang merupakan paduan
dari dua unsur yakni unsur Tembaga (copper) dengan Nickel. Logam
paduan ini dibedakan menjadi dua macam yaitu :
1. Cupro-Nickel Yaitu logam dengan unsur yang terdiri atas Copper
dan Nickel
2. Nickel Silver yakni paduan antara Tembaga (Copper), Nickel dan
Zinc (seng).
• Cupro-Nickel :
Diagram keseimbangan dari paduan Cooper-Nickel
(Gambar 1.12), mengindikasikan bahwa paduan ini akan
membentuk larutan padat (Solid Solution) dalam semua
perbandingan untuk semua paduan dan menghasilkan bahan
yang sesuai untuk pengerjaan panas maupun dingin.
Unsur Nickel yang terdapat pada paduan ini biasanya
antara 15 sampai 680 , kekuatan tarik, keuletan dan kekerasanya
berkembang sesuai dengan kadar unsur dari Nickel tersebut.
Paduan dengan kadar Nickel sampai 20 % adalah yang
paling baik dalam kelompok ini untuk pengerjaan dingin keras,
dan paduan dengan kadar Nickel sampai 25 % biasanya
digunakan dalam pembuatan Coin pada “British Silver”.
Sebagai logam penting dari jenis paduan ini ialah yang
disebut “Monel” yakni paduan dengan unsur Nickel hingga 68 %
sebuah paduan yang sangat tahan terhadap korosi dan dapat
mempertahankan sifatnya pada temperature tinggi, sehingga
Monel banyak digunakan pada Turbin Uap.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 43
Gambar 1.12 Diagram keseimbangan dari paduan
Tembaga Nickel (Cooper-Nickel)
• Nickel – Silver
Nickel – Silver sebenarnya tidak mengandung unsur Silver,
penamaan ini dikarenakan penampilan dari paduan ini menyerupai
silver. Komposisinya terdiri atas Copper, Nickel dan Seng (Zinc).
Semua paduan dari jenis ini dapat dikerjakan atau dibentuk
dengan pengejaan dingin (cold working), akan tetapi dengan
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 44
meminimalkan tingkat kemurniannya paduan ini juga memungkinkan
untuk pengerjaan panas (hot working).
Nickel Silver mengandung kadar Tembaga antara 55 %
sampai 68 % dan paduan dengan kadar Nickel antara 10 % hingga
30 % banyak digunakan dalam pembuatan sendok dan garpu.
Paduan yang dibuat dalam bentuk plat dengan type EPNS
sebagai derajat kesatu dengan kadar Nickel 18 % digunakan
sebagai bahan pegas pada kontaktor peralatan listrik.
g. Copper Alloy Containing Silicon
Copper Alloy Containing Silicon paduan tembaga dengan
penambahan sedikit unsur Silicon untuk meningkatkan tegangan
serta ketahanannya terhadap serangan korosi, dan hal ini pula yang
menjadikan Tembaga mudah untuk dilakukan penyambungan melalui
pengelasan, dimana dioxidasi dalam pengelasan dalam proses
pencairan logam ini akan tercapai dengan adanya unsur Silikon
tersebut.
Paduan Tembaga dengan kadar Silicon sampai maximum 3 % masih
dapat ditempa (Forging), namun jika lebih besar dari 5 % merupakan
Bronze tuangan (Casting Bronzes).
Copper Alloy Containing Manganese
Copper Alloy Containing Manganese; unsur Manganese
digunakan dalam paduan dengan unsur Aluminium atau Nickel pada
Tembaga, dimana akan memberikan sifat listrik yang sangat spesifik.
Bahan ini sangat mudah untuk dibentuk hingga bentuk-bentuk yang
sangat rumit dibanding dengan pemakaian baja. Paduan ini juga
memiliki ketahanan korosi yang sangat baik .
h. Aluminium dan Paduannya
Aluminium merupakan salah satu bahan teknik yang penting
dari jenis logam Non-ferro karena secara umum Aluminium memiliki
sifat yang dapat memenuhi syarat dari berbagai sifat produk
komponen atau peralatan teknik.
Yang sangat spesifik dari sifat Aluminium ialah berat
jenisnya yang rendah yakni hanya 2,702 Kg/dm3, memiliki sifat
ketahanan yang tinggi terhadap pengaruh korosi atmospheric serta
sifat yang lain dan yang sangat penting dari Aluminium ini ialah sifat
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 45
thermal dan electrical conductivity yang ditandai dengan lapisan
yang mengkilat jika dipoles serta cepatnya perambatan panas pada
Aluminium ini.
Aluminium diketemukan tahun 1827 oleh Federick Wohler
seorang ahli kimia Jerman. Aluminium terdapat pada permukaan
bumi dalam bentuk senyawa kimia yang disebut Bauxite yang
merupakan bijih Aluminium dengan komposisi yang terdiri atas tanah
tawas, Oxide Aluminium, Oxide besi dan Asam Silikat.
Selanjutnya Bauxite ditemukan diberbagai Negara di Eropa
seperti Francis, Itali dan Negara-negara Balkan serta Rusia,
Hongaria, Afrika, Amerika, Asia dan Australia.
Secara komersial Aluminium diperoleh dalam keadaan murni hingga
99,9 % atau terendah 99 % memiliki kekuatan tarik 60 N/mm2 dan
dapat ditingkatkan melalui proses pengerjaan dingin hingga 140
N/mm2 serta akan meningkat lagi tergantung panjangnya proses
pengerjaan tersebut.
Sifat korosi Atmospheric terjadi pada Aluminium ialah dimana
disebabkan oleh proses persenyawaan Aluminium dengan udara
yang mengakibatkan terbentuknya lapisan film setebal kurang lebih
13 X 10-6 mm. Yang bersifat adhesive pada permukaannya sehingga
melindunginya dari pengaruh udara berikutnya.
Untuk memperoleh sifat yang lain dari Aluminium dapat dilakukan
dengan proses pencampuran atau paduan dengan unsur-unsur logam
lainnya, seperti Copper (Tembaga), Manganese, Magnesium, Zincum,
Nickel, Silicon dan lain-lain sehingga memenuhi sifat bahan yang
dikehendaki.
1. Dasar-dasar paduan Alumunium
Paduan Aluminium dapat dikelompokan kedalam dua kelompok
menurut sifat pengerjaannya, yaitu :
a. Aluminium paduan tempa (wrought Aluminium Alloy)
b. Aluminium paduan Tuangan (Cast Aluminium Alloy).
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 46
Gambar 1.13 Proses pembuatan Aluminium
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 47
2. Aluminium paduan tempa (wrought Aluminium Alloy)
Aluminium paduan tempa (wrought Aluminium Alloy) ini
diproses melalui pengolahan tempa atau extrusi, pengolahan yang
menghasilkan bahan-bahan setengah jadi seperti plat, pipa kabel,
batangan bulat atau bersegi dan lain-lain.
Paduan Aluminium ini juga dikelompokkan menurut sifat reaksi
perlakuan panasnya (lihat diagram paduan Aluminium).
3. Pekerjaan pengerasan pada Paduan Aluminium
Paduan Aluminium ini sebenarnya tidak terlalu merespon
terhadap reaksi perlakuan panas, akan tetapi derajat yang disebut
“Temper” dapat kita peroleh melalui pengendalian rentang
pengerjaan dingin yang dicapai setelah pelunakan akhir, namun
demikian kekuatan tariknya tidak akan diperoleh bila ukuran yang
dikehendaki telah tercapai kecuali dengan undersized. Prinsipprinsip
pengerasan pada Paduan Aluminium ini dapat diuraikan
sebagai berikut :
a. Paduan Aluminium dengan total unsur paduan hingga 1 % yang
terdiri atas Silicon, besi Manganese dan Seng sesuai dengan
sifat yang dikehendaki, kekuatan tarik maximum dapat dicapai
melalui proses tempa (Forging) atau berbagai metoda
pengerjaan dingin dan tingkat keuletannya dapat diperoleh
melalui penambahan jumlah atau jenis bahan paduan sekalipun
hal ini relative mahal.
b. Paduan Aluminium dengan total unsur paduan hingga 2,4 %
termasuk 1,2 % Manganese.
c. Paduan Aluminium dengan berbagai unsur paduan serta kadar
yang bervariasi hingga diatas 7 % sesuai dengan kebutuhan.
Berbagai jenis alumunium paduan sebagaimana disebutkan
merupakan struktur larutan padat dengan sedikit larutan dua phase.
Diagram keseimbangan (Gambar 1.14) yang diperlihatkan berikut ini
merupakan bentuk keseimbangan untuk paduan Aluminium-
Magnesium dimana diagram ini memperlihatkan bahwa unsur
Magnesium larut didalam Aluminium yang meningkat sesuai dengan
meningkatnya Temperatur pemanasan.
Paduan ini bukan merupakan masalah utama karena melalui proses
paduan ini hanya akan meningkatkan sedikit tegangan namun
merata.
Struktur dengan larutan padat (Solid Solution) ini memiliki sifat yang
lunak tetapi sangat tahan terhadap korosi.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 48
Gambar 1.14 Diagram keseimbangan dari
Paduan Aluminium-Magnesium
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 49
4. Paduan Aluminium mampu perlakuan panas (heat treatable
wrought Aluminium Alloy)
Sifat mampu perlakuan panas pada paduan Aluminium ini akan
memberikan peluang terhadap bahan ini untuk diberikan
peningkatan tegangannya melalui proses perlakuan panas. Tentang
prinsip-prinsip perlakuan panas dapat dilihat pada Bab tentang Heat
treatment yakni Pengendalian sifat mekanik logam melalui proses
perlakuan panas.
Proses perlakuan panas pada Aluminium paduan ini dapat dianggap
sebagai :
Unsur paduan pada Aluminium dengan kadar Tembaga hingga 4 %
dengan campuran CuAl2 merupakan paduan dengan dengan
medium hardening.
Unsur paduan pada Aluminium dengan total paduan hingga 2 %
yang etrdiri atas Silicon dan Magnesium, MG2Si merupakan medium
hardening.
Variasi unsur paduan pada Aluminium yang terdiri atas Tembaga,
Silocon sebagai media hardening.
Sifat heatreatable (mampu perlakuan panas) dari paduan Aluminium
ini jatuh dalam dua kelompok yakni terjadinya pengerasan secara
spontan setelah pembentukan larutan, sedangkan yang lainnya
memerlukan proses lanjutan, yakni proses perlakuan panas yang
disebut sebagai “precipitation treatment” dengan tujuan untuk
memperbaiki sifatnya.
Dalam proses ini diperlukan berbagai unsur tambahan seperti unsur
yang bersifat meningkatkan kekerasan, ketegangan, misalnya besi
dan Seng. Jika Paduan Aluminium ini akan digunakan pada
temperature tinggi maka diperlukan unsur Nickel.
• Paduan Aluminium tuangan (Cast Aluminium Alloys)
Jika diperlukan Aluminium Paduan dengan sifat keuletan
yang tinggi serta sifat ketahanan terhadap korosi yang tinggi pula
maka pada Aluminium yang memiliki kemurnian komersial
ditambahkan unsur-unsuar Silicon dan Magnesium, dengan
demikian juga akan diperoleh Aluminium paduan yang keras dan
kuat dengan paduan yang kompleks.
Berdasarkan diagram keseimbangan (Gambar1.15) berikut
dimana kita memerlukan keadaan paduan yang sangat cair
dengan kadar Silicon yang lebih besar dari 5 % , dengan
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 50
demikian berdasarkan diagram tersebut yang
mengindikasikanterjadinya komposisi Eutectic berada pada
kadar Silicon sebesar 11,6 %, dengan demikian Aluminium
paduan ini cocok dibentuk melalui pengecoran dengan cetakan
pasir, Grafity die Casting, pressure die Casting dengan cold
chamber die Casting. Aluminium paduan dari kelompok ini
termasuk dalam kelompok Aluminium paduan yang mampu
perlakuan panas untuk meningkatkan kekuatan dan
tegangannya.
Gambar1.15 Bagian dari Diagram keseimbangan
Paduan Aluminium-Silicon
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 51
• “As-Cast” Aluminium Alloys
Terdapat 3 kelompok utama dari “As-Cast” Aluminium Alloys ini
yaitu :
1) Aluminium paduan dengan kadar 9% sampai 13 % Silicon,
Aluminium paduan ini dapat dibentuk melalui pengecoran
dengan metoda Die-Casting.
2) Alumunium Paduan dengan komposisi yang terdiri atas 1,6
% Copper dan 10 % Silicon dapat dibentuk dengan
penuangan melalui metode pressure die Casting.
3) Aluminium Paduan dengan kadar 4,5 %Magnesium; dan 0,5
% Manganese, kendati paduan ini hanya memiliki tegangan
menengah namun memiliki sifat ketahanan korosi yang baik.
4) Aluminium Paduan ini dapat dibentuk melalui pengecoran
dengan proses pencetakan pasir (Sand-Casting) dan Grafity
Die Casting.
5. Sifat mampu pemanasan pada Tuangan Aluminium paduan
Dengan penambahan unsur paduan pada Aluminium Paduan
seperti unsur Silicon dan berbagai unsur lainnya sudah cukup
memberikan fungsi pengerasan. Angka terbesar dari bahan-bahan
paduan pada Aluminium Paduan diperoleh dari unsur Tembaga
(Cu) dengan kadar hingga 4 % yang ditambah dengan sedikit unsur
Nickel hingga 3 % yang akan menghasilkan media pengerasan dari
campuran Ni Al3.
• Perlakuan panas pada Aluminium paduan
Peningkatan Tegangan dengan perlakuan panas
Aluminium Paduan yang memiliki komposisi yang sesuai
untuk ditingkatkan kekuatannya, perlakuan panas akan
mencairkan bahan ini yang diikuti oleh proses pengendapan
(precipitation). Untuk keadaan ini respon bahan terhadap reaksi
pemanasan akan ditandai dengan adanya batas larutan padat
(Solid solution) didalam larutan tersebut hingga mencapai
temperature ruangan yang meningkat sesuai perubahan
temperature itu sendiri.
Prilaku Tembaga serta cara pemaduannya dengan Aluminium
dapat digambarkan dalam diagram keseimbangan (Gambar
1.16) berikut.
Dengan hanya 0,2 % Tembaga pada ALuminium akan
menghasilkan campuran antar logam Cu Al2.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 52
Gambar 1.16 Bagian dari diagram Keseimbangan paduan
Aluminium-Copper
Larutan padat (solid Solution) dari Tembaga pada Aluminium
meningkat sesuai dengan peningkatan Temperaturnya menjangkau
maximum hingga 5,7 % pada Temperatur 584 %, akan tetapi jika
kandungan unsur Tembaga kurang dari 5,7 % maka seluruhnya akan
masuk kedalam larutan padat (solid solution), bila diberikan pemanasan
dengan temperature yang cukup tinggi.
Jika Paduan telah berada dalam keseimbangan melalui proses
pendinginan, misalnya setelah penuangan, kelebihan unsur tembaga
secara berangsur-angsur akan mengendap dari larutan padat kedalam
bentuk campuran yang sangat keras dan rapuh Cu Al2 yang berkumpul
didalam batas butiran.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 53
H. Pembentukan larutan
Jika proses pendinginan pada paduan Aluminium dilakukan
dengan lambat dan diberikan pemanasan lanjut untuk mendapatkan
larutan padat yang menyeluruh, kemudian di-Quenching pada
media air atau oli tidak akan terjadi pengendapan tetapi akan
menghasilkan larutan padat yang jenuh.
Temperatur serta durasi waktu yang diperlukan untuk
“solution treatment” akan tergantung kepada komposisi unsur dari
paduan itu sendiri. Dari akhir perlakuan panas akan dihasilkan
bentuk Paduan Aluminium yang lunak dan lembek sehingga dapat
dikerjakan dengan proses pengerjaan dingin.
1. Proses pengendapan
Larutan jenuh yang diperoleh dari larutan padat melalui
proses pelarutan hanya akan stabil pada temperature rendah,
sehingga apabila dilakukan proses pemanasan lanjut atau yang
disebut precipitation-treatment dimana akan terjadinya proses
pengendapan maka kebutuhan temperature pemanasan juga
tidak terlalu tinggi. Unsur tembaga atau berbagai unsur paduan
lainnya tidak akan meninggalkan larutan padat tetapi hanya
akan membentuk daerah populasi tinggi (High-Population) , oleh
karena itu tegangannya akan meningkat.
Derajat Temperatur pemanasan juga akan tergantung
pada komposisi unsur paduan dari Aluminium itu sendiri,
demikian pula dengan durasi waktu yang diperlukan, selain juga
tergantung pada komposisi unsur paduannya juga ukuran
ketebalan harus dipertimbangkan, secara rata-rata temperature
pemanasan ini biasanya diberikan antara 100)C hingga 2000C
dengan waktu pemanasan antara 2 sampai 30 jam. Petunjuk
dalam proses ini hendaknya dipatuhi karena kesalahan dari
prosedur pelaksanaannya dapat mengakibatkan tereduksinya
kekuatan bahan itu sendiri terlebih lagi jika Temperatur
pemanasannya terlalui tinggi atau pemanasannya terlalu lama.
2. Natural Ageing
Pada beberapa kasus berbagai jenis paduan sulit
mengalami pengendapan dan temperature ruangan masih
terlalu tinggi untuk membantu proses pengendapan tersebut,
oleh karena itu untuk diperlukan waktu yang cukup paling tidak
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 54
selama 30 menit yang kemudian diselesaikan secara penuh
dalam waktu 4 hari agar tegangan maximum dapat tercapai.
Paduan Aluminium dengan kadar Tembaga hingga 4 %
atau yang dikenal dengan “Duralumin” adalah bentuk paduan
Aluminium dengan proses “Natural Ageing” Alloy.
Jika Paduan Aluminium ini akan dibentuk melalui proses
pengerjaan dingin maka harus dilakukan dalam waktu 2 jam
setelah Quenching, Karena jika melewati batas waktu tersebut
pengendapan akan meluas sehingga akan sulit dikerjakan
dengan proses ini.
Proses pengendapan dapat ditunggu hingga 4 jam jika ini
dilakukan didalam refrigerator dengan temperature antara -60C
sampai -100C, dengan demikian akan dihasilkan larutan yang
sempurna dan paduan ini dapat disimpan hingga diperlukan
proses pengerjaan.
Salah satu produk yang menggunakan bahan dari jenis
dan perlakuan tersebut antara lain ialah paku keling.
3. Annealing Pada Aluminium paduan
Proses Annealing dapat dilakukan pada semua jenis
Aluminium paduan tempa sehingga paduan ini dapat dibentuk
melalui proses pengerjaan dingin. Temperatur Annealing
ditentukan berdasarkan temperaur rekristalisasi dari Aluminium
paduan itu sendiri, namun biasanya diberikan antara 3400C
hingga 4500C dengan waktu pemanasan antara 20 menit hingga
2 jam tergantung pada komposisi serta ukuran ketebalan dari
bahan tersebut.
Yang paling penting untuk diperhatikan dalam proses
Annealing pada Aluminium ini ialah tidak boleh memberikan
pemanasan dengan Temperature yang berlebihan karena akan
menumbuhkan butiran sehingga akan mereduksi semua sifat
mekanik dari bahan tersebut setalah proses ini dilakukan.
4. Stabilising Treatment
Sangat sering terjadi dalam perlakuan panas pada
berbagai jenis bahan logam dimana perlakuan panas
menimbulkan efek tegangan dalam terutama pada Aluminium
yang dibentuk melalui pengecoran dan benda kerja dibiarkan
dingin didalam cetakan (Mould), hal ini terjadi pula dalam proses
extrusi besar serta tempa besar. Untuk mengatasi hal ini benda
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 55
kerja dapat dilakukan pemanasan dengan temperature 2000C
dengan waktu 5 jam atau sesuai dengan ukuran ketebalan
benda kerja tersebut.
5. Kelengkapan (equipment)
Dapur pemamanas merupakan salah satu kelengkapan
utama dalam perlakuan panas. Demikian halnya untuk
keperluan proses Annealing pada Aluminium paduan ini.
Dapur pemanas yang digunakan dalam proses ini
sebaiknya menggunakan dapur sirkulasi udara walau pun
sebenarnya semua jenis dapur pemanas dapat digunakan, akan
tetapi dapur sirkulasi udara direkomendasikan pemakaiannya
untuk proses Annealing pada Aluminium paduan serta proses
pengendapannya.
Dapur Salt-bath dapat juga digunakan namun pemakaian
dapur ini bahan yang akan diberi perlakuan harus dilapisi
dengan grace dan dikeringkan sebelum dimasukan kedalam
kubangan, selanjutnya dicuci dengan air bersih untuk
menghilangkan sisa-sisa garam agar terhindar dari kerusakan
akibat reaksi kimia oleh garam tersebut.
6. Fabrikasi Aluminium dan ALuminium paduan
Secara komersial Alumunium murni maupun Alumunium
paduan tempa dapat dimanipulasi kedalam berbagai bentuk
melalui pengerolan, deep drawing, pressing, stetch forming,
stamping extrusing serta impact extrusing dan bending.
Untuk Aluminium paduan dapat dibentuk melalui proses
pengecoran dalam cetakan pasir (Sand Casting), die Casting
dan lain-lain.
Pembentukan melalui proses pemesinan (machining)
diperlukan kecepatan pemotongan yang tinggi serta penentuan
sudut potong yang akurat dari alat potong yang digunakan.
Penyambungan Aluminium dapat dilakukan melalui
pengelasan dengan menggunakan fluxi actif untuk
menghilangkan oxide film, sedangkan penyambungan dengan
penyolderan dan brazing hanya dapat dilakukan pada
Aluminium murni atau jenis Aluminium tertentu yang telah
diketahui jenisnya. Penyambungan Aluminium secara mekanik
dapat juga dilakukan dengan rivet (keling) serta penyambungan
dengan baut.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 56
Aluminium dapat dilakukan finising dengan pemolesan dan
burnishing oleh Chemical finishing atau anodizing melalui
penebalan lapisan oxid film dengan cat setelah proses chemical
anodic finishing atau electroplating setelah persiapan permukaan
yang sesuai.
Ketahanan korosi dari Aluminium paduan dapat diperbaiki dengan
pengerolan dengan memberikan lapisan Aluminium murni pada
setiap sisinya yang menghasilkan “three-effect”.
Aluminium paduan diperdagangkan dengan nama “Alclad”.
I. Daftar Istilah dan penamaan yang digunakan dalam British
Standard for Aluminium Alloys
Pada system ini memberikan indikasi keadaan bentuk dari
bahan misalnya plat strip, extruded section, tuangan dan lain-lain,
serta kompoisisi juga perlakuan-perlakuan lainnya dalam bentuk
reference. Selain itu juga diinformasikan tentang specifikasi dan
berbagai catatan mengenai respon bahan terhadap proses
perlakuan panas.
Contoh :
Paduan NS3, tertutup oleh BS 1470 untuk strip (lihat letter
S) tidak merespon ketegangan oleh perlakuan panas (lihat letter N)
Paduan HF3O, tertutup oleh BS 1472 adalah paduan tempa (lihat
letter F) dan merespon ketegangan oleh perlakuan panas (lihat
letter H).
Kondisi bahan atau perlakuan panas yang dapat diterima akan
terindikasi melalui symbol-symbol sebagai berikut :
Symbol dan definisi
Symbol Definisi
M
Sebagai manufactur, bahan ini memperoleh
berbagai penemperan dari proses pembentukan
dimana tidak dilakukan pengendalian khusus
terhadap over thermal serta derajat kecepatan
pengerasan.
O
Telah diannealing (bahan tempa). Bahan ini
telah mengalami full annealinguntuk mencapai
kondisi tegangan yang lebih rendah.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 57
Symbol Definisi
H1,H2 H3,H4
H5,H6 H7,H8
Telah dilakukan strain Hardening (bahan tempa)
merupakan bahanuntuk digunakan dalam
pengerjaan dingin setelah Annealing (hot
forming) atau kombinasi antara pengerjan
dingin dengan sebagian Annealing/Stabilising
dalam keadaan ini sifat mekaniknya terjamin
secara spesifik dan derajatnya akan saling
berhubungan dengan kekuatan tariknya.
TB
Telah dilakukan pelarutan serta pengumuran
alami. Bahan ini tidak dapat menerima
pengerjaan dingin setelah proses pelarutan
panas, kelebihannya digunakan untuk perataan
atau pelurusan. Sifat bebrapa jenis paduan
pada temper ini tidak stabil.
TB7 Telah mengalami pelarutan dan penstabilan
TD Telah dilakukan pelarutan panas , pengerjaan
dingin dan pengumuran alami
TE Pendinginan dan pemuliaan Temperatur
pembentukan serta proses pengendapan
TF Telah dilakukan proses pelarutan panas dan
proses pengendapan
TF7 Telah dilakukan proses pemanasan penuh dan
penstabilan (Bahan Tuangan)
TH
Telah dilakukan proses pelarutan panas
pengerjaan dingin dan telah dilakukan
pengendapan
TS
Bahan dengan perlakuan thermal untuk
meningkatkan stabilitas dimensional (Bahan
Tuangan)
J. Nickel Paduan
Walaupun Nickel ini termasuk logam yang mahal karena
sulitnya proses pemurnian serta relative kecilnya kadar Nickel yang
terkandung didalam bijih Nickel, namun karena sifatnya yang sangat
spesifik terutama sifat ketahanannya terhadap korosi yang sangat
tinggi maka Nickel memiliki peranan yang sangat penting sebagai
salah satu bahan Teknik dalam pemakaiannya baik digunakan
secara murni maupun sebagai unsur paduan.
Sedemikian pengaruh Nickel dalam pemakaiannya sebagai
unsur paduan, serta berbagai jenis logam dapat berpadu dengan
unsur Nickel.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 58
1. Nickel –Iron Alloy
Paduan Nickel dengan besi digunakan ketika diperlukan
pengendalian rendah atau menengah terhadap expansi koefisien
Thermal-nya; misalnya kepresisian mesin, seal glasses terhadap
logam dan thermostats. Untuk keperluan ini kita kenali dalam
perdagangan dengan merk “Nilo”
Paduan besi dengan kadar Nickel antara 36 dan 50 %, Nilo-36
yakni paduan besi dengan kadar Nickel 36 %, Pada paduan ini
hampir tidak terjadi expansi koefisien pada temperature normal
sehingga banyak digunakan pada ukuran-ukuran Standard, pita ukur,
batang pendulum serta peralatan mesin yang presisi. Bahan ini juga
digunakan pada thermostat dengan temperature kerja diatas 1000C.
Nilo 40 dan Nilo 42 ialah paduan dengan kadar Nickel 40 %
dan 42 % digunakan sebagaiu bahan thermostat elektrik dan oven
gas untuk memasak, Nilo 42 memiliki bentuk inti yang sama dengan
Copper-Clad wires digunakan sebagai seal pada amplop gas dan
bola lampu, valves radio serta tabung televise.
Nilo 48 dan Nilo 50, yaitu paduan dengan kadar Nickel 48 dan
50 % pemakainnya adalah sebagai bahan sealing didalam glass
lunak pada valves radio serta peralatan tabung Televisi.
Paduan Besi dengan 29 % Nickel dan 17 % Cobalt (Nilo-K)
expansinya sama dengan Medium Hard-Glasses dari Borosilicate
digunakan sebagai pembungkus dari special high-power velves untuk
Glassto metal sealer pada tabung X-ray serta nomerius electrical
component.
2. Nickel Molybdenum Alloys
Paduan ini memiliki sifat ketahanan korosi dari kandungan
Nickel serta kadar besi yang rendah yang dapat ditingkatkan dengan
menambah unsur Molybdenum. Paduan Coronel merupakan jenis
khusus paduan Tempa yang termasuk dalam type ini, dengan kadar
66 % Nickel, 28 % Molybdenum dan 6 % Besi. Sifatnya dapat
dikendalikan melalui proses pengerjaan dingin, tetapi dengan
kekuatan tarik sebesar 930 N/mm2 serta angka kekerasan 250 HV ini
memang terlalu keras dimana bahan telah dilakukan annealing, akan
tetapi jika diperlukan tegangan dan kekerasan yang lebih tinggi
masih dapat ditingkatkan dengan memperpanjang waktu pemanasan
pada Temperatur 7500C dan akan menghasilkan angka kekerasan
hingga 350HV walaupun hal ini jarang dilakukan.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 59
3. Nickel- Copper Alloys
Nickel dan Copper dalam larutan padat berada dalam semua
perbandingan (lihat diagram keseimbangan paduan tembaga Nickel
pada halaman 24), dimana paduan ini akan menghasilkan paduan
Tempa Copper-Nickel yang dapat diperoleh dalam bentuk hasil
pengecoran (Cast), plat strip, pipa, kawat batangan dan potongan.
Monel ialah salah satu bahan paduan yang komposisinya
terdiri atas 66 5 Nickel, 33 % Copper serta 2 % Manganese. Paduan
ini memiliki kekuatan tarik hingga 840 N/mm2 dengan kekerasan
hingga 200HV yang beregantung pada lamanya proses pelarutan
menurut cara pengendapan, sehingga kekuatan tarik mmelalui
proses perlakuan panas dapat mencapai 1500 N/mm2 dengan angka
kekerasan hingga 340 HV. Paduan ini diperdagangkan dengan nama
K-Monel.
Monel sangat tahan terhadap serangan asam dan alkalis, gas
dan air laut serta tegangannnya dapat meningkat oleh pengaruh
temperature tinggi.
Paduan dari jenis ini digunakan dalam bagian-bagian dari
pompa, sudu pada turbin uap, poros profeller
4. Nickel- Chromium Alloys
Paduan ini digunakan apabila diperlukan suatu sifat bahan
yang tahan terhadap oxidasi temperature tinggi. Campurannya
adalah 80 : 20 Nickel Chromium dalam larutan.
• Inconel ialah paduan Nickel-Chromium yang terdiri atas 76 %
Nickel dan 15 % Chromium dengan penyeimbang besi, Bahan ini
sangat tahan terhadap berbagai pengaruh korosi anorganic
serta campuran dengan organic, namun juga sangat tahan
terhadap serangan oxidasi atmospheric pada temperature tinggi.
Paduan ini memiliki kekuatan tarik hingga 1080 N/mm2 dan
dapat dibentuk melalui pengerjaan panas maupun pengerjaan
dingin.
Bahan paduan ini dapat disambung dengan metoda normal.
Perlu diperhatikan : Jika paduan ini dibentuk melalui proses
pengecoran tegangannya akan menurun hingga 500 N/mm2
Inconel digunakan sebagai bahan peralatan makanan (food),
peralatan kimia seperti mesin textile juga perlengkapan
perlakuan panas serta komponen turbin uap.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 60
• Brightray ; ialah paduan Nickel chromium yang digunakan pada
element dapur tinggi.
• Nimonic Series : dengan dasar paduan dengan perbandingan
paduan 80/20 antara Nickel dan Chromium dikembangkan
secara original untuk pemakaianpada Turbine Gas yang
mempersyaratkan tegangan yang besar pada temperature tinggi
serta tahan terhadap oxidasi dan Creep.
Paduan ini dapat dibentuk melalui proses Spinning, Rolling dan
pressing serta dapat disambung dengan metoda pengelasan
dengan menggunakan gas argon (Argon arc) atau electrical
resistance welding.
Nimonic merupakan paduan yang sangat ulet yang sudah
dilakukan pekerjaan pengerasan, pekerjaan pemesinan
dilakukan dengan memperhatikan ketajaman alat potong,
pemotongan smooth pada permukaan, Cutting speed dan feed
yang rendah, tool dan benda kerja harus rigid serta akan lebih
baik diberikan pendiginan.
• Nimonic 75
Paduan ini termasuk paduan dengan pekerjaan
pengerasan dan memiliki kekuatan tarik 770 N/mm2 pad
Temperatur ruangan dengan pengerolan dingin, digunakan
dalam tabung nyala dari turbine gas dan peralatan dapur
pemanas.
• Nimonic 80 A
Paduan ini bersifat heat tretable, oleh karena itu berbagai
instruksi pengerjaan serta proses perlakuan panasnya harus
diikuti sesuai dengan proses pada berbagai paduan Nimonic
yang secara umum dilakukan dengan pemanasan pada
Temperatru 10500C serta diikuti dengan pendinginan lambat
dan memberikan waktu pengendapan dengan temperature yang
lebih rendah dan kemudian didinginkan dengan lambat.
Setelah proses perlakuan panas ini dilakukan maka akan
diperoleh paduan dengan tegangan tarik sebesar 1050 N/mm2
yang tahan terhadap creep dan fatigue pada Temperatur 8500C.
Bahan ini digunakan sebagai bahan pembuatan sudu-sudu
turbine gas serta berbagai komponen yang memerlukan
tegangan besar dan tahan terhadap temperature tinggi.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 61
• Nimonic 90
Paduan ini juga bersifat heat tretable, memiliki komposisi
yang terdiri atas 15 % Chromium, 20 % Cobalt dengan sedikit
unsur Alumunium dan Titanium yang disambungkan oleh Nickel.
Paduan ini memiliki kekuatan Tarik 1200 N/mm2 pada
Temperatur ruangan dan dapat digunakan pada Temperatur
diatas 9000C.
• Nimonic 105 dan Nimonic 110
Paduan ini hampir sama dengan jenis aduan-paduan yang
telah disebutkan terdahulu namun pada Nimonic 105 dan
Nimonic 110 memiliki unsur Molybdenum untuk memberikan
sufat ketahanan creep yang lebih baik.
• Nimonic 115
Paduan ini juga sma dengan paduan diatas namun
mengandung kadar Cobalt yang lebih rendah yakni sebesar 15
% bersifat heat treatable serta ketahanan terhadap creep-nya
yang lebih tinggi.
• Nimocast
Paduan jenis tuangan ini memiliki sifat yang stara dengan
Nimonic Series.
Logam paduan ini dapat dibentuk dengan cara pengecoran
dengan berbagai metodan pengecoran seperti Pengecoran
dengan cetakan pasir (Sand Cast), Shell-Moulding, Centryspinning
dan investment-Casting processes.
Paduan ini juga dapat dikerjakan dengan mesin namun juga
tergantung pada panjangnya proses pekerjaan pengecoran.
K. Seng dan paduannya (Zinc and its Alloys)
Seng (Zincum = Zn), merupakan salah satu logam non ferro
yang penting dan digunakan sebagai bahan Teknik baik secara
murni maupun sebagai unsur paduan. Pembentukan lapisan oxid
pada permukaan Seng oleh proses oxidadasi udara dan air
memberikan perlindungan terhadap seng sehinga tahan terhadap
korosi yang tinggi.( Gambar 1.17)
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 62
1. Seng paduan–tuangan (Zinc die-casting Alloys)
Proses pengecoran merupakan salah satu proses
pembentukan benda kerja yang efisien dan dapat membentuk
benda kerja hingga bagian yang tersulit secara tepat dan akurat
dengan sedikit atau tidak sama sekali memerlukan proses
pemesinan (macining).
Keberhasilan dalam proses pembentukan benda kerja dengan cara
pengecoran relative ditentukan oleh tingkat kerumitan bentuk benda
kerja itu sendiri.
Paduan Seng merupakan salah satu bahan cor yang baik dimana
Seng memiliki titik cair yang rendah, sehingga dapat dibentuk
dengan berbagai metoda pengecoran.
Pressure die Casting dengan “hot chamber system” merupakan
proses pengecoran yang paling mudah dan cepat.
Nickel & Nickel base alloys
Nickel – Copper
alloys
Nickel Nickel – Iron
alloys
Nilo
‘Nimonic series’
(wrought)
Nickel-Chromium
Alloys
With Cobalt
(respon to heat treatment)
‘Nimocast Series’ Corresponding Casting Series of Alloys
Not :
Gambar 1.17 Diagram Paduan Nickel
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 63
Paduan Seng yang dibentuk melalui proses pengecoran
digunakan secara luas dalam pembuatan peralatan rumah tangga tempat
peralatan optic, sound reproducing instrument part, mainan dan
komponen ringan dari kendaraan dan lain lain.
Paduan Seng juga dapat difinishing dengan pengecatan atau
“electroplating”.
Dalam pelaksanaannya Proses pembentukan benda kerja dengan
cara pengecoran yang menggunakan paduan seng ini sering
ditambahkan unsur Aluminium untuk menurunkan titik cairnya serta
meningkatkan tegangannya dengan komposisi sebagaimana
diperlihatkan pada bagian dari diagram keseimbangan dari paduan Seng-
Aluminium berikut.
Diagram kesimbangan paduan Seng-Aluminium (Gambar 1.18)
mengindikasikan bahwa dengan penambahan sedikit kadar Aluminium
yang masuk kedalam larutan padat dari Seng akan menghasilkan
eutectic dimana pada Aluminium mengandung 5 % Seng. Sebagaimana
didilakukan pada beberapa jenis paduan lainnya dimana dilakukan
“ageing” untuk penuaan melalui pemadatan cepat dalam proses die-
Casting, walaupun mengakibatkan penurunan angka kekerasan,
Gambar 1.18 Bagian dari diagram keseimbangan
paduan Seng-Aluminium
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 64
Nilai impact serta kekuatan tariknya akan tetapi keuletan (ductility)
nya akan meningkat secara actual tergantung pada lamanya proses dan
kondisi ageing tersebut, biasanya mencapai 5 minggu. Dengan demikian
akan diperoleh sifat yang disebut “original-properties”. Setelah proses
ageing ini Casting akan menyusut untuk waktu selama 8 tahun dengan
kehilangan dimensinya sebesar 0,0015 mm/mm, akan tetapi keadaan ini
dapat direduksi dengan proses stabilizing yakni memberikan pemanasan
pada temperature 1000 C sebelum machining.
British Standard mengelompokan jenis paduan ini kedalam dua
kelompok yakni paduan “A” dan Paduan “B” yang mengindikasikan
komposisi serta original-properties, sebagaimana terlihat pada table
berikut.
Tabel 1.1 Paduan “A”
Komposition
Content (%)
Tensile
Strength
(N/mm2)
Impact
Strength
(J/Cm2)
Pertambahan
panjang (%)
Brinell
Hardness
Aluminium
4
285 57
(Izod)
10,8 pada
5,65 √ So Magnesium 83
0,05
Zinc :
Balance
Tabel 1.2 Paduan “B”
Komposition
Content (%)
Tensile
Strength
(N/mm2)
Impact
Strength
(J/Cm2)
Pertambahan
panjang (%)
Brinell
Hardness
Aluminium
4,1
330 58
(Izod)
6,5 pada
5,65 √ So 92 Magnesium
0,05
Copper
1,0
Paduan-paduan tersebut menggunakan unsur Zinc (Seng)
dengan tingkat kemurnian 99,99 %
Perbandingan dalam pemakaian antara logam A dan logam B ternyata
Logam A lebih banyak dibandingkan dengan logam B, hal ini dikarenakan
logam A memiliki sifat yang ulet, sedangkan logam B kuat dan keras dan
Logam paduan A lebih stabil pada dimensional dengan beban impact
sekalipun namun dapat berubah pada saat pengecoran. Logam Paduan
B sedikit lebih mudah dalam pengecoran.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 65
Temperatur logam bahan cor serta temperature cetakan akan
sangat berpengaruh terhadap sifat benda tuangan tersebut, oleh
karena itu prosedur dan petunjuk pengerjaan serta kondisi
pengecoran harus diperhatikan.
2. Proses Fabrikasi Seng paduan cor
Zinc Die-Casting Alloys dapat dikerjakan dengan pemesinan
secara normal, Punching, Bending, Tempa dan Rentang
(Stetching).
Ketersediaan paduan hasil pengerjaan ini relative terbatas
karena bentuk-bentuk yang rumit atau sulit sering dihasilkan dari
proses penyetelan akhir dengan bagian yang sangat tipis.
Paduan Seng tidak mudah untuk disolder hal ini disebabkan
oleh kandungan Alumunium.
Jika diperlukan penyambungan melalui proses penyolderan maka
bagian dari benda cor yang akan disambung harus diberikan
lapisan sehingga yang akan disolder itu adalah pada lapisan
tersebut. Demikian pula penyambungan dengan pengelasan tidak
direkomendasikan walaupun bagian ini tidak dapat diganti atau
dalam perbaikan darurat yang harus terpaksa dilakukan, maka
batang saringan harus memiliki komposisi yang sama sebagai
tuangan dimana akan sedikit mereduksi nyala Oxy-assetyline.
L. Magnesium dan paduannya (Zinc and its Alloys)
Magnesium merupakan salah satu jenis logam ringan
dengan karakteritik sama dengan Aluminium tetapi Magnesium
memiliki titik cair yang lebih rendah dari pada Aluminium. Sepeti
pada Aluminium, Magnesium juga sangat mudah bersenyawa
dengan udara (Oxygen).
Perbedaannya dengan Aluminium ialah dimana magnesium
memiliki permukaan yang keropos yang disebabkan oleh serangan
kelembaban udara karena oxid film yang terbentuk pada
permukaan Magnesium ini hanya mampu melindunginya dari udara
yang kering. Unsur air dan garam pada kelembaban udara sangat
mempengaruhi ketahanan lapisan oxid pada Magnesium dalam
melindunginya dari gangguan korosi.
Untuk itu benda kerja yang menggunakan bahan Magnesium ini
diperlukan lapisan tambahan perlindungan seperti cat atau meni.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 66
Magnesium murni memiliki kekuatan tarik sebesar 110 N/mm2 dalam
bentuk hasil pengecoran (Casting), angka kekuatan tarik ini dapat
ditingkatkan melalui proses pengerjaan.
Magnesium bersifat lembut dengan modulus elsatis yang sangat rendah.
Magnesium memiliki perbedaan dengan logam-logam lain termasuk
dengan Aluminium, besi Tembaga dan Nickel dalam sifat pengerjaannya
dimana Magnesium memiliki Strutur yang berada didalam kisi hexagonal
sehingga tidak mudah terjadi slip, oleh karena itu Magnesium tidak
mudah dibentuk dengan pengerjaan dingin disamping itu prosentase
perpanjangnnya hanya mencapai 5 % dan hanya mungkin dicapai melalui
pengerjaan panas.
1. Proses pembuatan Magnesium
Magnesium diperoleh dari bijih Magnesium (MgCO3) dan
Dolomit ((CaMg)CO3) serta didalam air laut dalam bentuk Magnesium
Cloride. Magnesium dapat diextraksi melalui proses electrolysis
sebagaimana pada Aluminium atau dengan Fire reduction melalui
pembakaran kokas.
Dengan proses-proses tersebut unsur Magnesium akan
menguap dalam bentuk Oxide Carbon yang harus segera didinginkan
agar Magnesium ini tidak bersenyawa dengan Oxygen.
2. Magnesium Paduan (Magnesium-Alloys)
Perubahan struktur pada Magnesium tidak cukup dapat
merubah atau memperbaiki sifatnya, oleh kerana itu perbaikan sifat
Magnesium hanya dapat dilakukan dengan menambah unsur lain
sebagai unsur paduan kedalam larutan padat dari Magnesium
tersebut, dengan demikian akan diperoleh peningkatan pada
tegangannya serta dengan tegangan yang memadai juga respon
terhadap proses perlakuan panas.
Dalam larutan padat ini hanya sedikit saja unsur Magnesium
yang dapat masuk termasuk juga unsur Seng jika dibanding dengan
Aluminium dan Silver.
Berdasarkan hasil analisis terhadap diagram (Gambar 1.19)
kesimbangan paduan antara Magnesium-Aluminium dan Magnesium-
Zincum, mengindikasikan bahwa larutan padat dari
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 67
Magnesium-Aluminium maupun Magnesium Zincum dapat meningkat
sesuai dengan peningkatan Temperaturnya dimana masing-masing
berada pada kadar yang sesuai sehingga dapat “strengthening-heat
treatment” melalui metoda pengendapan. Hanya sedikit kadar “rare
metal” (logam langka) dapat memberikan pengaruh yang sama kecuali
pada Silver yang sedikit membantu termasuk pada berbagai jenis logam
paduan lain melalui “ageing”.
Gambar 1.19 Bagian dari diagram keseimbangan
paduan Magnesium-Aluminium
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 68
a) Magnesium paduan tempa (Wrought Alloys)
Magnesium paduan tempa dikelompokkan menurut kadar serta
jenis unsur paduannya yaitu :
1) Magnesium dengan 1,5 % Manganese
2) Paduan dengan Aluminium , Seng sert Manganese
3) Paduan dengan Zirconium (paduan jenis ini mengandung
kadar Seng yang tinggi sehingga dapat dilakukan proses
perlakuan panas.
4) Paduan dengan Seng, Zirconium dan Thorium (Creep
resisting-Alloys)
b) Magnesium paduan Cor (Cast Alloys)
Paduan ini dapat dikelompokan kedalam :
1. Paduan dengan Aluminium, Zincum dan Manganese,
paduan cor ini merupakan paduan yang yang bersifat “heat
tretable - Alloys”.
2. Paduan dengan Zirconium, Zincum dan Thorium, paduan
dengan unsur Zirconium dan Thorium merupakan paduan
cor yang bersifat heat treatable dan creep resisiting.
3. Paduan dengan Zirconium dengan Rare earth metal serta
Silver merupakan paduan Cor yang dapat di-heat treatment
4. Paduan dengan Zirconium, beberapa dari paduan Cor ini
dapat di-heat treatment.
3. Proses perlakuan panas pada Magnesium Paduan
Jika Magnesium telah mengandung unsur paduan dengan
jenis dan kadar yang memadai dan memiliki sifat tertentu maka
untuk mencapai sifat yang dikehendaki dapat dipertimbangkan untuk
kemungkinan dapat diperbaiki serta penyempurnaan melalui proses
perlakuan panas, akan tetapi untuk peningkatan tegangannya hanya
Magnesium dengan unsur Alumunium dan rare Metal yang
memungkinkan dapat ditingkatkan, hal ini juga masih tergantung
pada kesesuaian dan ketepatan prosedur pelaksanaannya sehingga
dapat dicapai sifat yang sesuai dengan kebutuhan, untuk itu prosedur
berikut merupakan bagian dari pelaksanan perlakuan terhadap
Magnesium, antara lain :
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 69
1. Natural Ageing
2. Precipitation treatment
3. Precipitation without previus Solution treatment
(Pengendapan tanpa pelarutan awal)
Dengan demikian bahan paduan ini harus didinginkan diudara atau
diquenching setelah proses pelarutan dengan prosedur yang benar.
4. Fabrikasi Magnesium Paduan
Magnesium dapat dibentuk melalui berbagai metoda
pengecoran seperti Sand-Casting, Die-Casting serta pressure Die
Casting, dengan berbagai dimensi termasuk untuk kebutuhan tempa
seperti rolling, Forging dan extruding.
Dalam proses rolling dari Magnesium paduan tempa ternyata
memiliki perbedaan pada Kekuatan tarik, ketahanan stress dan
prosentase pertambahan panjang menurut arah pengerolannya,
dimana pengerolan pada arah melintang (Transverse direction) lebih
tinggi dari pada pengerolan pada arah memanjang (Longitudinal
direction).
Pembentukan dengan pemesinan (Machining) sering kali
diperlukan perhatian khusus karena pada akhir pemotongan sering
kali terjadi kegosongan (hangus) yang mengakibatkan sisa
pemotongan menjadi mudah terbakar, hal ini disebabkan oleh
terjadinya gesekan selama pemotongan, untuk itu ketajaman alat
potong ini harus diperhatikan serta menyediakan peralatan pemadam
kebakaran yang sesuai yaitu dry-fire extinguisher. Proses
pendinginan dengan media Water base Colant tidak sesuai
pemakaiannya.
Proses penyambungan pada Magnesium yang paling sesuai
ialah dengan baut (Bolting) atau di keling (riveting), namun dapat juga
dilas dengan las busur yang menggunakan bususr argon, oxyassetyline
atau dengan metode electrical resistance.
Untuk melindungi permukaan Magnesium terhadap pengaruh
gangguan korosi dapat dilakukan dengan memberikan lapisan
pelindung dengan cat yang terlebih dahulu dibebaskan dari minyak
atau greace dan akan lebih baik jika dilapisi terlebih dahulu dengan
Chromat, dengan metode ini kondisi permukaan akan bertahan tanpa
perubahan yang berarti pada periode resonansi.
Untuk melindungi Magnesium dari serangan korosi galvanis
bagian paduan yang berhubungan dengan lain, terkena larutan
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 70
electrolyte atau lembab maka bagian ini harus dilapisi dengan cat
atau Jointer Compound jika logam yang memiliki beda potensialnya
sangat kecil seperti Aluminium dengan Magnesium, akan tetapi jika
Magnesium menyerang baja dengan luas kontak diluar
jangkauannya, maka dapat juga digunakan non Conductor gasket.
5. Berbagai penerapan Magnesium paduan
Magnesium paduan Cor yang dibentuk dengan cetakan pasir
(Sand-Cast) banyak digunakan dalam pembuatan block-block engine
pada Motor bakar, sedangkan Magnesium yang dibentuk dengan
Pressure Die-Casting banyak digunanakan dalam pembuatan
peralatan rumah tangga dan kelengkapan kantor. Magnesium Cor
tempa dibentuk dengan cara extrusi dan digunakan sebagai Trap dan
relling tangga.
Magnesium paduan juga digunakan dalam Teknologi Nuclear
sebagai tabung Uranium dimana Magnesium sangat rendah dalam
penyerapan Neutron pada penampang lintang.
Rangkuman
Bahan-bahan Teknik (Materrials for Engineering) dikelompokkan
berdasarkan pemakaiannya yakni bahan alam,dan bahan tiruan atau
syntetic materials.
Plastic dibedakan kedalam dua kelompok yaitu : Thermoplastic dan
Thermosetting Plastics.
Besi kasar diperoleh melalui pencairan didalam dapur tinggi dituangkan
kedalam cetakan untuk dicor ulang pada cetakan pasir sebagai “Cast
Iron” (besi tuang) dan digunakan sebagai bahan baku produk, besi tuang
diproses menjadi baja pada dapur-dapur baja yang akan menghasilkan
berbagai jenis baja.
Bahan Logam dikelompokkan menjadi : Logam Ferro dan logam Non
Ferro. Bahan teknik dengan unsur yang terdiri atas paduan antara logam
Ferro dengan Logam Non Ferro disebut sebagai baja paduan (Alloysteel).
Tujuan pencampuran ini ialah untuk memperbaiki sifat bahan
tersebut.
Logam berat ialah logam yang memiliki berat jenis (ρ) lebih besar dari
4,0 kg/dm3
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 71
Soal-soal :
1. Apakah yang dimaksud dengan bahan-bahan teknik ?
2. Apakah dari berfungsi bahan-bahan teknik tersebut ?
3. Salah satu jenis bahan Teknik ialah bahan alam, apakah yang
dimaksud dengan bahan alam ?
4. Apakah yang anda ketahui tentang Baklite ?
5. Apaka yang dimaksud dengan Polimerisasi (Polymerization) ?
6. Sebutkan dua jenis bahan Plastic yang anda ketahui dan apakah
perbedaan antara keduanya ?
7. Bagaimanakah cara penggunaan Thermoplastics sebagai salah satu
bahan Teknik ?
8. Bagaimanakah cara memperbaiki sifat-sifat mekanik dari bahanbahan
plastic agar memenuhi syarat produk yang diinginkan ?
9. Apakah yang anda ketahui tentang Fibre-glass ?
10. Sifat apakah yang istimewa dari karet alam ?
11. Bagaimanakah Charles Goodyer (1839) mengolahnya karet alam
sehingga diperoleh sifat yang lebih kenyal dan elastic lembut serta
tahan terhadap temperature tinggi ?
12. Apakah yang dimaksud dengan Neoprene dan Butyl-rubber ?
13. Sifat apakah yang dimiliki Poly Vinyl Cloride sehingga baik digunakan
sebagai bahan produk tuangan ?
14. Bahan apakah dari bahan plastic yang sesuai untuk peralatan listrik ?
15. Apakah yang dimaksud dengan Besi kasar ?
16. Sifat apakah yang spesifik dimiliki oleh Tembaga ?
17. Apakah yang anda ketahui tentang Brass dan Bronze ?
18. Apaka yang dimaksud Non-Ferro (Non-Ferrous Metal) ?
19. Apaka yang dimaksud Logam berat ?
20. Apakah yang anda ketahui tentang Titanium (Ti) ?
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 72
BAB II
PENGOLAHAN BIJIH BESI MENJADI BAHAN
BAKU (RAW MATERIALS)
Proses awal pembentukan logam dilakukan melalui proses
penuangan (pengecoran) bijih logam, sehingga logam-logam itu
berbentuk benda tuangan yang disebut ingot, dimana ingot-ingot ini akan
diolah menjadi besi kasar (pig iron) dan akan dibentuk sedemikian rupa
kedalam bentuk lain yang kita kehendaki baik melalui proses pengecoran
(penuangan) maupun proses lainnya seperti pengerjaan panas (hot
working processes) dan pengerjaan dingin (cold working processes).
Proses pengolahan logam menjadi bahan baku ini dilakukan
dengan mempertimbangkan berbagai aspek kebutuhan kualitas produk
akhir yang dikehendaki dimana setiap proses yang dilakukan akan
berpengaruh besar terhadap sifat dan karakteristik logam tersebut. Untuk
membahas lebih jauh tentang pengolahan logam ini akan kita lihat
terlebih dahulu, bagaimana proses terbentuknya bijih logam tersebut
sebagaimana terlihat pada gambar 6 berikut.
Gambar 2.1 Proses pengolahan bijih besi (Iron Ores) pada
dapur tinggi (Blast Furnace)
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 73
A. Pemisahan logam dari bijih (Ores)
Pada dasarnya semua jenis logam merupakan materi alam
berupa unsur mineral organic, karena proses evolusi secara
alamiah telah membentuk sedimentasi didalam perut bumi.
sedimentasi (endapan) ini merupakan gabungan partikel-partikel
ion-ion logam yang berinteraksi secara elektrostatik dari gas
electron yang bermuatan positif dan atom-atom logam yang
bermuatan negative bercampur dengan berbagai unsur batuan
inilah yang disebut sebagai “bijih” atau ores, dan melalui proses ini
pula akan diperoleh berbagai material yang sangat berguna
disamping unsur besi seperti gas
Perbedaan tekanan panas bumi terhadap kandungan bijih
logam akan berbeda komposisinya untuk satu daerah dengan
daerah lainnya sesuai dengan ketebalan kulit bumi. Bijih besi dapat
diperoleh melalui proses eksplorasi bahkan pada kondisi tertentu
bijih besi dapat muncul kepermukaan secara vulkanis dan proses
hydrothermal akan mengakibatkan terjadinya proses pemisahan
unsur-unsur yang terkandung pada bijih tersebut. unsur-unsur
tersebut antara lain pegmatite, magnetik, haematite, limotite.
siderite, metamorphosis serta unsur-unsur lainnya seperti gas
berupa phosphor, belerang dan karbon. Oleh karena itu secara
umum bijih besi dikelompokkan dalam 3 type bijih besi yaitu :
1. Oxide :
a) Magnetic Ores, komposisinya terdiri atas mineral
Magnetic (Fe3O4) dimana Magnetic berwarna coklat
dengan kadar bijih besi yang tinggi yakni diatas 56%
b) Haematite Ores, komposisinya terdiri atas mineral
Haematite (Fe2O3) dimana Magnetic berwarna kuning
kemerahan dengan kadar bijih besi 40 hingga 65 %
2. Hydrate Ores berisi limotite (2Fe2O3.3H2O) dan
Geothite(Fe2O3.3H2O) dengan kadar besi 20 hinga 55 %
3. Karbonates, berisi mineral Siderite (FeCO3 dengan kadar besi
30 %.
Bijih besi diproses didalam dapur tinggi (blast furnace) menjadi
besi kasar (pig iron) yang keluar berbentuk besi tuang untuk
diperhalus menjadi besi kasar (wrought iron) selanjutnya menjadi
baja yang kemudian menjadi besi tuang (cast irons) dengan
karakteristik yang lebih spesifik.
Unsur-unsur yang diperoleh dari hasil eksplorasi masih
membentuk bijih, oleh karena itu untuk memperoleh suatu jenis
bahan dengan kualitas tertentu diperlukan proses pemurnian yang
kemudian dilakukan proses deformulasi unsur secara terukur atau
pencampuran dan persenyawaan dari berbagai unsur dengan
komposisi dan kadar tertentu. Proses persenyawaan ini akan
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 74
menghasilkan suatu bahan teknik dengan sifat dan karakteristik
yang berbeda dari sifat dasarnya baik sifat kimia, sifat phisik
maupun sifat mekaniknya.
Keragaman sifat-sifat logam ini menjadikan logam sebagai
salah satu bahan teknik yang paling dominan karena sifatnya yang
mudah dibentuk, tegangan yang dapat diperbaiki serta ketersediaan
yang relatif cukup.
Pada gambar berikut diperlihatkan berbagai unsur mineral
yang terkandung di dalam perut bumi, unsur alumunium merupakan
unsur logam yang paling besar yakni 8,13 % dan besi (Iron) berada
pada urutan kedua yakni sebesar 5 %.
Gambar 2.2 Diagram kandungan unsur logam di dalam perut bumi (%)
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 75
B. Logam Besi (Ferro)
Logam besi atau nama latinnya Ferrum (Fe) merupakan salah
satu jenis logam yang paling banyak dipergunakan dan hampir
semua karakteristik dari kualifikasi bahan produk dapat dipenuhi
oleh logam besi ini walaupun besi ini tidak pernah diperoleh dalam
keadaan murni (lihat 2.1) dimana bijih besi dibedakan dalam 3
kelompok berdasarkan komposisi serta kadar dari masing-masing
unsur yang dikandungnya.
Komposisi unsur sebagaimana disebutkan tidak menjadikan
besi memenuhi syarat sebagai bahan teknik baik struktur maupun
sifat mekaniknya bahkan setelah diproses di dalam dapur tinggi
(blast furnance) sekalipun.
Kebutuhan sifat-sifat bahan pada produk akhir menjadi acuan
dalam pemilihan bahan bakunya termasuk bahan logam besi
terlebih lagi perbedaan lokasi eksplorasi juga berbeda komposisi
unsurnya seperti besi oxide yang terdiri dari magnetic ores didapat
di Rusia, Swedia dan Amerika, sedangkan haematite ores terdapat
di Kanada, Spanyol, Inggeris dan Rusia. Hydrate ores terdapat di
Polandia, Amerika, Jerman dan Perancis. Karbonates ores terdapat
di Jerman dan Austria.
Apabila kita perhatikan istilah dan sebutan “besi” sebagai
salah satu jenis bahan baku produk menjadi tidak tepat, karena
sejak didalam perut bumi besi telah bersenyawa dengan unsur
karbon serta unsur-unsur lainnya dan persenyawaan antara unsur
besi dengan unsur karbon adalah besi karbon (FeC) atau yang kita
sebut sebagai “baja”. Namun demikian bila kita lihat kembali
“ikhtisar bahan teknik” yang merupakan bahan teknik (materials for
engineering”) dari jenis besi ialah besi tempa atau baja dengan
komposisi karbon rendah, medium dan tinggi. Artinya hanya
persenyawaan besi karbon dengan kadar karbon yang dikendalikan
pada jumlah yang ditentukan, dan untuk mencapai hal tersebut
diperlukan proses pemurnian dari masing-masing unsur-unsur agar
dapat diformulasikan secara tepat, dengan demikian akan
dihasilkan sebuah bahan baku produk dengan sifat dan karakteristik
tertentu yang dapat dipilih sesuai dengan kebutuhan kualitas
produk.
C. Phosphorus
Hampir tidak pernah dapat dilakukan melepaskan unsur
phosphor dalam proses pemurnian besi. Phosphor merupakan
salah satu unsur yang terkandung didalam besi dan berpengaruh
merugikan terhadap sifat mekanik besi atau baja. OLeh karena itu
terdapat 2 jenis bijih besi yang berbeda menurut kadar Phoshpornya,
yaitu :
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 76
• Low phosphorus Ores, yaitu bijih besi (ores) dengan kadar
phosphor 0,04 % pada keadaan ini biasanya bijih besi
mengandung unsur silikon yang relatif tinggi
• High phosphorus (basa) Ores, yakni bijih besi basa biasanya
mengandung unsur phosphor di atas 2,5 %.
Jenis ini terdapat pada British ores yang memiliki kadar Fe rendah
demikian pula dalam menghilangkan unsur phosphor ini juga
diperlukan biaya operasional yang cukup mahal, oleh karena itu
proses pemurniannya biasanya dicampur dengan bijih-bijih dari
jenis yang berbeda.
D. Peleburan Bijih besi (Iron Ores)
Dalam proses peleburan bijih besi pada dasarnya pemanasan
dilakukan untuk membuka ikatan struktur dari atom-atom logam itu
sendiri sehingga proses pencairan logam itu sendiri dilakukan oleh
reaksi persenyawaan unsur-unsur secara kimiawi, pada bijih besi
dengan kadar besi yang cukup tinggi tentu saja akan memiliki
tingkat kepadatan yang tinggi pula sehingga dengan demikian akan
sulit untuk membuka struktur bahan hingga bagian intinya. Pada
bijih besi yang demikian ini walaupun agak sulit diperlukan
pemecahan hingga menjadi butiran-butiran kecil yang memadai
dengan tidak lebih dari 2,5 % kadar phosphor serta 0,2 % Sulphur,
dapur harus selalu digunakan secara kontinyu serta perawatan
yang memadai.
Bijih besi dicuci serta dinaikkan dengan menggunakan
magnetic sparation dari bantalan mineral non besi, sulphur terlepas
oleh cuaca dan kelembaban dan karbon dioxide oleh pemanasan.
Bijih besi dipecah hingga membentuk gumpalan dengan ukuran
rata-rata yang memadai, debu yang dihasilkan akan bercampur
dengan debu batu bara (coal dust) membantu proses peleburan dan
membentuk gumpalan tar.
E. Kokas dan kapur
Kokas digunakan pada dapur tinggi sebagai bahan bakar, dimana
kokas diperoleh dari batu bara yang ditempatkan pada oven,dari
dapur tinggi ini juga akan mengeluarkan gas yang dapat
dimanfaatkan sebagai gas kota yang dapat disalurkan melalui pipapipa,
disamping itu diperoleh pula tar, crude-oil, ammonium
sulphate yang berguna sebagai pupuk tanaman.
Kapur (limestone) berfungsi sebagai fluksi pada dapur tinggi,
pemanasan hingga 9000 C di dalam dapur tinggi, batu kapur akan
menghasilkan senyawa kimia 2CaO.Si02
yang penting sebagai
lapisan pada dinding dapur.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 77
F. Proses peleburan
Bijih besi yang akan dilebur dipersiapkan dan dimasukkan ke
dalam dapur tinggi dimana proses peleburan tersebut dilakukan.
Proses peleburan terjadi secara kimiawi, hal ini sekaligus menghindari
unsur-unsur kotoran terbawa dan bercampur pada produk yang
dihasilkan. Proses ini terjadi dimana pada saat dilakukan pembakaran
dengan pemanasan awal dari bahan bakar kokas mengakibatkan
penurunan ikatan daya electromagnetic dari atom-atom logam serta
molekul-molekul dari berbagai unsur, pada saat yang ini oksigen
panas dihembuskan kedalam ruangan pembakaran, dengan demikian
gas karbon yang terbentuk oleh pembakara kokas akan bersenyawa
dengan oksigen dan menghasilkan karbon monoksida (C0) yang
akan mereduksi unsur Fe dari bijih besi. Pemanasan yang terusmenerus
pada unsur karbon ini juga akan membentuk karbon dioxide
(C02), molekul ini akan terbakar dan menjadi terak dan mengalir
bersama lelehan batu kapur (limestone) serta sebagian akan
bersenyawa dengan besi mentah.
Metoda peleburan dapat dilakukan secara praktis untuk
kuantitas produksi, besi akan mengalir dari dalam dapur, sedangkan
endapan batu serta berbagai unsur mineral yang tidak dikehendaki
tidak mudah untuk dipisahkan dari endapan, namun pada saat
endapan (slag) itu cair akan mengalir dari dalam dapur, penambahan
panas pada kokas akan membantu pengaliran endapan cair dari
dalam dapur tinggi, dengan demikian titik cair dari paduan menjadi
lebih rendah karena batu kapur menghasilkan slag cair dari senyawa
kimia 2C + O2 = 2CO + heat yang dapat mengalir dari dapur tinggi.
(lihat gambar 5).
Proses reduksi secara kimiawi yang terjadi di dalam dapur
tinggi, dimana pemanasan awal mengakibatkan awal penguraian
(pre-smelting) molekul-molekul dari berbagai unsur baik yang
ditambahkan maupun yang terkandung bijih besi itu sendiri, peleburan
secara kimiawi dengan CO2 mengakibatkan terjadi persenyawaan
unsur karbon dengan besi (Fe) itu sendiri yang sangat sulit untuk
dipisahkan selain unsur-unsur yang sejak awal menjadi bagian dari
bijih besi, seperti silisium (Si) dan phosphor (P) yang sangat
berpengaruh terhadap perfoma dari besi kasar yang dihasilkan. Oleh
kerana itu maka terdapat 2 jenis besi kasar (pig iron) yang dihasilkan
dari dapur tinggi atau yang disebut Blast Furnace Metal :
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 78
Gambar 2.3 Diagram pengaruh kandungan Karbon
terhadap pembentukan besi
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 79
1. Besi mentah putih
Besi mentah putih ialah besi mentah yang memiliki bidang
pecahan berwarna putih dengan butiran kristal yang halus serta
struktur yang lebih padat sehingga memiliki tingkat kekerasan yang
tinggi. Sifat dari besi mentah ini terbentuk karena pengaruh unsur
manganese (Mn). Kandungan unsur manganese (Mn) pada bijih besi
dapat mengubah persenyawaan antara karbon (C) dengan besi
(Fe), dan membentuk molekul besi carbide (Fe3C), dengan struktur
padat sehingga besi carbide ini memiliki tegangan yang besar dan
bebas dari graphite serta derajat penyusutan dan titik lebur (melting
point) yang tinggi.
2. Besi mentah kelabu
Besi mentah kelabu ialah besi mentah yang memiliki bidang
pecahan berwarna kelabu dengan butiran kristal yang besar
sehingga strukturnya terbuka (longgar). Keadaan yang demikian ini
mengakibatkan penurunan titik lebur (melting point) serta derajat
penyusutan dan tegangan menjadi lebih rendah. Besi mentah kelabu
terbentuk karena pengaruh unsur silisium (Si), dimana silisium
menguraikan unsur karbon (C) dan menghambat persenyawaannya
dengan unsur ferrite (Fe) sehingga karbon dioxide mengalir bersama
besi mentah (pig iron) dan membentuk graphite diantara ronggarongga
pada struktur ferrite (Fe).
Tititk lebur (melting point) yang rendah dari besi mentah kelabu
menjadikannya mudah dibentuk melalui proses pengecoran
(penuangan) atau disebut sebagai besi mentah mampu cor
(castability).
Proses persenyawan dari berbagai unsur yang terdapat
didalam besi mentah berjalan sangat cepat, dinamana proses
pembekuan (pemadatan) itu sendiri sudah terjadi sejak besi mentah
tersebut berada didalam dapur tinggi, dimana dinding dapur itu
sendiri dimana besi mentah itu mengalir memiliki temperature 6000C
dengan titik cair besi (Fe) 15350C (lihat gambar 6) dan pada kondisi
yang demikian terdapat unsur karbon monoxide (CO2) yang
mengapung dalam bentuk karbon bebas (free-Karbon) karena
pengaruh Silikon (Si) yang cenderung untuk menguraikan karbon
monoxide. Kendati terdapat sulfur yang terkandung didalam bijih besi
dan dapat mengikat karbon tetapi bahkan menghambat
persenyawaan unsur karbon terhadap ferrite. Namun demikian besi
mentah masih dapat mengalir keluar dari dapur melalui saluran
pengetapan yang dibantu oleh terak cair dari batu kapur (limestone)
yang kemudian terak (slag) ini akan mengapung diatas permukaan
besi mentah pada cetakan yang
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 80
telah disediakan, sedangkan kelebihan slag akan dialirkan melalui
bagian lain dari dapur tinggi (slag notch). terak cair (slag) ini
merupakan produk lain dari dapur tinggi yang berguna untuk
landasan rel kereta api atau dicampur dengan tar untuk penetrasi
jalan.
G. Komposisi unsur di dalam besi mentah (Pig iron)
Besi mentah (pig iron) merupakan produk utama dari dapur
tinggi yang diproses secara kimiawi dari bijih besi (iron ores) melalui
peleburan dan pemanasan dari bahan baker kokas, oleh karenanya
tidak mengherankan jika pig iron merupakan paduan komplek dari
berbagai unsur dimana selain unsur-unsur bawaan dari iron ores itu
sendiri, metoda yang dilakukan dalam prosesnya pun menghasikan
molekul-molekul baru akibat senyawa kimia dari unsur-unsur yang
telah tersedia, dimana besi mentah (pig iron) yang dihasilkan dari
dapur tinggi ini mengandung tidak kurang dari 10% unsur-unsur
paduan dalam kondisi senyawa ditambah dengan unsur-unsur bebas
yang terkandung pada setiap berat atom-nya dan masing-masing
unsur ini memiliki pengaruh besar terhadap sifat bahan tersebut.
Untuk itu maka proses pemurnian dari besi mentah ini merupakan
proses yang sulit dan rumit.
Hal ini telah dilakukan dengan berbagai metoda seperti akan
dijelaskan pada uraian berikutnya dan sebelum itu akan kita lihat
terlebih dahulu komposisi unsur-unsur yang secara umum dimiliki
oleh besi kasar (pig Iron) berikut.
1. Total karbon 3 sampai 4 %, sebagian dari jumlah ini bersenyawa
dengan unsur ferrite (Fe) yang disebut sebagai besi carbide
(Fe3C) sedangkan sebagian lagi dalam jumlah yang relatif karena
sangat dipengaruhi oleh proses pendinginan yakni merupakan
karbon bebas yang membentuk grafit serta kada sulphur (S) yang
memiliki sifat kecenderungan untuk mengikat karbon serta silisium
(Si) yang cenderung menguraikan karbon. Unsur ini biasanya
terdiri atas 0,1 % sampai 0,3 % bersenyawa dan membentuk
cementite (Fe3C) dan lebih dari 2,7 % merupakan karbon bebas
(free-Karbon) atau graphite.
2. Silisium (Si) : 0,4 - 2,5 %
3. Phosphorus (P) : 0,04 - 2,5 % (lihat 2.3 hal 12)
4. Sulphur (S) : 0,02 - 0,2 %
5. Manganese (Mn) : 0,4 - 2,7 %
6. Balance, Irons
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 81
H. Pengolahan besi kasar (pig iron) menjadi bahan baku (raw
materials)
Sebagaimana kita ketahui dari uraian terdahulu bahwa besi (Fe)
tidak diperoleh dalam keadaan murni melainkan bercampur bahkan
bersenyawa dengan berbagai unsur dengan sifat yang berlainan
sehingga masing-masing unsur akan kehilangan sifat asalnya
termasuk pada unsur besi (Fe).
Logam besi (ferro) merupakan salah satu bahan teknik yang
penting dan hampir semua kebutuhan sifat bahan produk dapat
dipenuhi oleh logam ferro, hal ini disebabkan oleh logam ferro yang
memungkinkan untuk dirubah dan diperbaiki sifatnya sesuai dengan
kebutuhan, akan tetapi pada awalnya proses pemisahan unsur besi
(Fe) dari unsur-unsur yang telah disebutkan pada uraian terdahulu,
bukanlah cara yang sederhana, artinya perubahan sifat logam Fero
menjadi logam ferro yang memiliki kualitas tertentu diperlukan
pengaturan komposisi dengan formulasi unsur paduan yang tepat
termasuk kadar karbon yang telah dimiliki oleh besi kasar sejak di
dalam dapur tinggi.
Besi kasar ini harus diolah sedemikian rupa agar diperoleh
suatu bahan logam dengan komposisi tertentu sehingga memenuhi
syarat dalam pengolahan lanjut yakni suatu bahan yang disebut “baja”
(perhatikan diagram pengolahan baja berikut ini).
1. Proses pemurnian besi kasar
Baja (steel) merupakan logam hasil persenyawaan antara ferrite
(Fe) dengan karbon (C) yang memiliki berbagai keunggulan
dibanding dengan logam lainnya, antara lain adalah sifatnya
yang mudah diperbaiki, oleh karena itu sampai saat ini baja juga
merupakan salah satu bahan teknik yang sangat penting.
Namun demikian apabila kita perhatikan kembali kandungan
unsur karbon yang terdapat pada besi kasar (pig iron) yang
besarnya 3 sampai 4 % atau yang secara umum 0,1 % sampai
0,3 % sebagai unsur karbon yang bersenyawa dan 2,7 %
adalah karbon bebas ditambah pula dengan berbagai unsur
lainnya hingga 10 % yang diperhitungkan berdasarkan berat
atom dari masing-masing unsur tersebut, tentu saja hal ini
sangat merugikan sifat dari baja itu sendiri terutama pada sifat
mekaniknya, sekalipun memiliki angka kekerasan yang tinggi
namun sangat rapuh (britle). Oleh karena itu besi mentah secara
teknis belum memenuhi syarat sebagai bahan teknik (technical
engineering materials). Dengan demikian maka unsur-unsur
yang terdapat pada besi kasar (pig iron) harus dipisahkan dan
diformulasikan kembali agar diperoleh suatu sifat bahan teknik
yang dikehendaki.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 82
Perhatikan gambar 2.4 yang memperlihatkan urutan proses
pembentukan bahan baku, produk dapur tinggi yang berbentuk pig iron
harus diproses melalui salah satu dari dua metoda pembentukan baja
yaitu : convertor dan open-heart furnance dan dari proses ini akan
menghasilkan produk yang kita sebut sebagai baja atau steel dalam
bentuk tuangan (hasil cetakan) atau ingot. baja-baja ini pun masih belum
disebut sebagai bahan baku bahkan untuk memperoleh baja dengan
kulitas khusus baja (steel) masih harus diproses ulang pada electric
furnance. proses ini menjadi sangat penting dimana bukan saja kadar
karbon yang harus dikendalikan melainkan berbagai unsur yang juga
telah dimiliki oleh besi kasar (pig iron) dimana unsur-unsur
ini pun akan sangat merugikan sifat baja itu sendiri bila tidak
dikendalikan, seperti kadar phosphor persenyawaanya akan membentuk
phosphida besi yang akan menurunkan nilai impact sehingga baja
menjadi sangat rapuh dan sulit dibentuk. Untuk itu kadar phosphor yang
terkandung pada baja dipersyaratkan maximum 0,05 %.
Section
Tubes
Sheet
Gambar 2.4 Diagram aliran pembentukan logam
sebagai bahan baku produk
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 83
Sulphur (S) atau belerang merupakan bagian yang sulit
dipisahkan dari besi mentah dan sudah menjadi bagian dari besi sejak
dalam bentuk bijih besi, unsur ini pun harus dikendalikan jumlahnya
kendati tidak dapat dihilangkan, dimana persenyawaannya dengan besi
akan membentuk sulphida-besi, selain menurunkan nilai impact (rapuh)
juga penurunan titik cair, hal ini disebabkan oleh sifat dari sulphide yang
cenderung menguraikan karbon sehingga terbentuknya grafit yang
menempati batas-batas kristal pada struktur baja itu sendiri dengan
demikian baja akan kehilangan sifat “mampu pengerjaan dingin” atau
bersifat “hot-short” (unsuitable for cold working) bahkan sulit dengan
pengerjaan panas karena tingginya kadar sulphur pada baja
mengakibatkan baja menjadi sangat rapuh, oleh karena itu kadar sulphur
pada baja tidak boleh melebihi 0,05 %.
Gambar 2.5 Persyaratan sifat mekanik dari baja karbon
sesuai dengan fungsinya
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 84
Unsur lain yang juga merugikan sifat baja ialah silisium (Si).
silisium seperti juga sulphur dimana sangat bertendensi membentuk
graphite diantara batas kristal dari struktur baja, kadar silisium pada
baja tidak boleh lebih dari 0,3 %. Demikian pula dengan unsur
mangan (Mn) kendati tidak berpengaruh buruk kandungan mangan
juga harus terukur secara pasti, dimana kandungan mangan pada
baja adalah maksimum 1 % .
Gambar 2.5 menunjukkan diagram pengelompokkan sifat
mekanik baja Karbon yang disyaratkan sesuai dengan fungsinya
sebagai bahan teknik.
Karakteristik sifat baja sebagaimana diperlihatkan pada
gambar 10 merupakan syarat yang harus dipenuhi untuk baja
Karbon dalam fungsinya sebagai bahan baku produk yang secara
teoritik maupun empiric memenuhi syarat pemakaian untuk
berbagai kebutuhan sifat mekanik. Kondisi ini masih memungkinkan
untuk diperbaiki melalui berbagai metoda proses perlakuan panas
(heat treatment) sesuai dengan kebutuhan sifat baja.
Untuk mencapai sifat dan karakteristik mekanis dari baja
tersebut maka baja harus terbebas dari beberapa unsur berikut:
• Phosphorus yang akan membentuk phusphida-besi
• Sulphur yang akan membentuk sulphida-besi
• Manganese akan bersenyawa dengan sulphur dan akan
membentuk manganese-sulphida.
Semua senyawa kimia ini akan merugikan sifat mekanik dari baja
tersebut.
2. Proses pemurnian besi mentah (pig iron)dengan dapur Asam
dan Basa
Proses asam dan basa terjadi secara kimiawi dalam bentuk
terak (slags) yang melapisi dinding dapur peleburan. proses
pemurnian besi mentah ini hanya dapat dilakukan terhadap besi
mentah dengan kadar phosphor (P) dan sulphur (S) yang rendah.
besi mentah yang demikian ini biasanya kaya akan unsur silisium
(Si) dimana unsur silisium ini dapat merangsang pembentukan
terak asam (ascid slag). Dengan dinding dapur yang terbuat dari
bata silica sehingga mempermudah proses reaksi kimia dalam
pembentukan senyawa tersebut.
Proses pemurnian besi mentah dengan sistem basa (basic)
pada prinsipnya sama dengan asam (acid) dimana diperlukan
terbentuknya terak basa yang dapat diperoleh dengan memasukan
batu kapur (limestone) dalam jumlah besar, sedangkan besi mentah
yang diproses ialah besi mentah dengan kadar phosphor tinggi baja
ini terdapat di Britain sehingga hamper 80 % pabrik baja di Britain
menggunakan metoda ini.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 85
3. Selintas tentang sejarah pembuatan baja
Penggunaan baja sebagai bahan teknik sudah lama dilakukan
dan upaya meningkatkan kualitas baja itu sendiri sudah dilakukan
jauh sebelum perang dunia kedua. Sedemikian tinggi pengetahuan
mereka terhadap pengaruh persenyawaan kimia dari berbagai
bahan mineral serta pengaruhnya terhadap sifat baja yang hingga
sekarang teori tersebut digunakan sebagai dasar pengembangan
bahan-bahan teknik.
Benjamin Huntman (1740), tertulis sebagai pembuat jam
(clockmaker), melakukan proses pembuatan baja untuk memenuhi
kebutuhannya akan bahan baku pegas, antara lain dengan
menambah unsur Karbon kedalam besi cair. Kesuksesan proses ini
menjadikannya sebagai awal mula dari proses perbaikan sifat
mekanik baja dan kemudian dikembangkan dalam memenuhi
kebutuhan alat potong atau sebagai baja perkakas. Selanjutnya
proses ini dikembangkan dengan menambah berbagai unsur
paduan melalui proses induksi (Induction processes) yang dikenal
dengan Crucible processes yakni proses sementasi (Cementation
processes) yang dilakukan pada besi tuang dimana semua unsur
bahan inti maupun bahan paduan dilebur bersama dengan tanah
liat didalam sebuah cawan hingga tanah liat tersebut membentuk
lemak yang kemudian dimasukan kedalam cetakan. Hasilnya
sangat memuaskan dimana dari proses ini menghasilkan baja
bermutu tinggi dan hingga kini dikenal sebagai baja “Swiden”.
Dengan produksi yang sangat terbatas.
Sir Henry Bessemer (1856), melakukan proses pemurnian
besi mentah (pig Iron) dengan metoda oxidasi yakni meniupkan
udara kedalam besi mentah cair yang ditempatkan didalam bejana
(Vessel) sebagai Convertor melalui proses ini ternyata berbagai
unsur yang terdapat pada besi mentah bergerak keluar. Proses ini
mendapat sambutan dari masyarakat industri dimana pada saat itu
kebutuhan baja sangat besar terutama dalam pemenuhan
kebutuhan transfortasi khususnya sistem perkeretaapian, urgensi
kebutuhan baja dan proses pengolahan baja dengan metoda yang
relatif sederhana ini menjadi sangat potensial untuk dikembangkan.
Bessemer melakukan proses pemurnian ini memilih bahan dari besi
kasar yang bermutu tinggi yakni besi kasar rendah phosphor (low
phosphorus pig iron). Namun demikian proses Bessemer ini
dikembangkan di Inggeris dimana eksplorasi bijih besi dengan
kadar phosphor tinggi yang dikenal dengan British Ores dan
ternayata unsur phosphor ini tidak dapat dihilangkan dengan
metoda bessemer ini.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 86
Sydney Gilchrist Thomas (1878) bersama dengan
keponakannya Percy Gilchrist berhasil mengatasi kelebihan
Phosphor pada besi kasar yakni dengan menambah batu kapur
dalam proses peleburan besi kasar ini yang dikenal dengan Basic
linning Sistem dengan menghasilkan baja basa. Proses-proses
pemurnian besi mentah inilah yang merupakan awal dari
pengembangan industri baja di Britain hingga usai perang dunia
kedua.
William Kelly (1856), yakni pada saat yang hampir
bersamaan dengan Sir Henry Bessemer di Amerika Serikat
dikembangkan pula metoda penggunaan Convertor ini kendati
tidak dipatenkan, namun setelah mempelajari sistem Bessemer
William Kelly menyatakan telah memperbaharui sistem Bessemer
dan mendaftarkan hak patennya di Amerika, akan tetapi
mengalami kebangkrutan.
Piere Martin (1867, memperkenalkan penemuannya yang
kemudian dikembangkan oleh William Siemen, yakni pemakaian
dapur basa disamping untuk pemurnian besi kasar (pig Iron) juga
dilakukan pada besi bekas (rongsokan), metoda ini dikenal
dengan “open-hearth sistem” dan hingga kini menjadi Industri
Baja terbesar di Britain.
Berbagai metoda yang dilakukan dalam proses pengolahan
besi kasar kedalam bentuk baja sebagai bahan baku produk
pemesinan yang dikembangkan pada saat ini merupakan
pengembangan dari proses-proses sebagaimana disebutkan
diatas, dimana Industri baja secara terus menerus melakukan
pengembangan hingga diperoleh suatu bahan baku yang bermutu
tinggi sesuai dengan perkembangan Ilmu Pengetahuan dan
Teknologi.
Sumber energi listrik menjadi inspirasi dalam proses moderenisasi
pengolahan baja diseluruh dunia. Namun demikian yang menjadi
dasar dalam proses pengolahan baja tersebut sebagaimana alur
produksi yang diperlihatkan pada gambar 10 halaman 18 dan dari
berbagai metoda proses pengolahan baja ini dapat
dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yakni :
a. Processes Using Converter
b. Open-hearth processes
c. Electrical processes
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 87
4. Proses pembuatan baja dengan menggunakan sistem
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 vertikal mapun secara horizontal dengan
posisi mulut berada disamping atau diatas bahkan dibawah. Posisiposisi
ini diperlukan untuk pengisian, penghembusan karbon
dioksida dan penuangan hasil pemurnian (lihat Gambar 2.6).
Gambar 2.6 Converter Bessemer
Proses pemurnian ini dilakukan dengan terlebih dahulu mencairkan
besi mentah ke dalam converter yang berada pada posisi horizontal
kemudian converter diubah posisinya pada posisi vertikal dan pada posisi
ini udara bertekanan 140 KN/m2 dihembuskan melalui dasar converter ke
dalam besi mentah cair, dengan demikian maka unsur karbon akan
bersenyawa dengan oksigen menjadi karbon dioxida (CO2) dan mengikat
unsur-unsur lainnya.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 88
Dengan tekanan udara sedemikian itu unsur-unsur tersebut akan
terbawa keluar dari converter, proses ini dilakukan dalam waktu 20 menit,
dari proses ini besi mentah memiliki unsur-unsur paduan tidak lebih dari
0,05 % dan 0,006 % diantaranya adalah unsur karbon dan dianggap
sebagai besi murni atau Ferrite (Fe), selanjutnya ditambahkan unsur
karbon ke dalam converter ini dengan jumlah tertentu sesuai dengan
jenis baja yang dikehendaki hingga 2,06%, coverter ini berkapasitas
antara 25 ton sampai 60 ton.
Pada 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
Gambar 2.7 ) yang merupakan bagian dari bentuk pemurnian besi kasar
dengan dapur basa dari sistem converter.
Gambar 2.7 Proses oxigen pada dapur basa untuk
pemurnian besi kasar (pig Iron)
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 89
5. Proses pembuatan baja dengan sistem Thomas dan 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 Kwarsa
sehingga dinding Converter menjadi sangat keras kuat dan tahan
terhadap temperature tinggi, akan tetapi dinding converter ini
menjadi bersifat asam sehingga tidak dapat mereduksi unsur
Posphor, oleh karena itu dapur Bessemer hanya cocok digunakan
dalam proses pemurnian besi kasar dari bijih besi yang rendah
Posphor (Low-Posphorus Iron Ores).
Sedangkan Thomas menyempurnakannya dengan
memberikan lapisan batu kapur (limestone) atau Dolomite sehingga
dinding converter menjadi basa dan mampu mereduksi kelebihan
unsur Posphor dengan mengeluarkannya bersama terak (lihat
gambar 12).
Linz-Donawitz (LD-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 (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.
Gambar 2.8 LD Top Blown Converter
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 90
Proses pembakaran ini terlihat pada nyala api dibagian converter.
Baja dengan kadar karbon 0,2 % akan tercapai dengan pembakaran
hingga 20 menit, namun jika diinginkan kadar karbon yang lebih tinggi
dari 0,2 %, maka hembusan udara dapat dihentikan sehingga proses
pembakaran akan terhenti. 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 2.8
Dari proses pemurnian besi dengan menggunakan metoda ini
akan dihasilkan baja yang memiliki sifat mekanik yang baik untuk
diproses menjadi baja paduan (Alloy Steel) maupun sebagai baja karbon
(non paduan) karena tingkat kemurniannya serta bebas dari unsur
nitrogen (N) atau zat lemas yang merugikan. Bahan ini juga sangat baik
digunakan sebagai baja lembaran (Sheet metals) yang banyak digunakan
sebagai bahan baku karoseri kendaraan, tangki serta baja-baja
konstruksi. Paberik Baja Austria “VöEST” (Vereignite Osterreischische
Eisen Und Stahlwerke Aktiengesselschaft) menghasilkan baja dunia di
tahun 1974.
Rotor Processes, Converter dengan posisi mendatar (Horizontal)
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
Iron) bersama baja rongsokan, proses pembakaran ini akan
menghasilkan gas karbonmonoksida (CO) yang juga akan terbakar dan
menghasilkan karbon dioksida (CO2) untuk meratakan proses pemurnian.
Selama proses pembakaran ini converter berputar dengan kecepatan 0,5
sampai 2 put/mt. Kemudian 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
CO2.
Gambar 2.9 Rotor mixed Blown Converter
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 91
Kaldo processes, menggunakan cara yang sama dengan yang
dilakukan pada rotor proses namun pada sistem Kaldo ini converter
diposisikan miring 170 , dalam proses ini converter juga diputar dengan
kecepatan putaran hingga 30 put/ment. 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 % (lihat gambar 2.10).
Gambar 2.10 Kaldo top blown converter
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 92
Rangkuman
Logam merupakan materi alam berupa unsur mineral organic,
karena proses evolusi secara alamiah telah membentuk sedimentasi
didalam perut bumi. Sedimentasi (endapan) ini merupakan gabungan
partikel-partikel ion-ion logam yang berinteraksi secara elektrostatik dari
gas electron yang bermuatan positif dan atom-atom logam yang
bermuatan negative bercampur dengan berbagai unsur batuan yang
disebut “bijih” atau ores. Bijih besi dapat diperoleh melalui proses
eksplorasi atau pada kondisi tertentu bijih besi dapat muncul
kepermukaan secara vulkanis.
Proses peleburan bijih besi dilakukan oleh reaksi persenyawaan
unsur-unsur secara kimiawi melalui pemanasan untuk membuka ikatan
struktur dari atom-atom logam sehingga diperoleh bijih besi dengan kadar
besi yang cukup tinggi. Kokas digunakan sebagai bahan bakar pada
dapur tinggi.
Proses peleburan bijih besi pada dapur tinggi ini juga akan
mengeluarkan gas yang dapat dimanfaatkan sebagai gas kota ,tar,
crude-oil, dan ammonium sulphate.
Besi mentah putih ialah besi mentah yang memiliki bidang
pecahan berwarna putih dengan butiran kristal yang halus serta struktur
yang lebih padat sehingga memiliki tingkat kekerasan yang tinggi
Besi mentah kelabu ialah besi mentah yang memiliki bidang
pecahan berwarna kelabu dengan butiran kristal yang besar derajat
penyusutan dan tegangan menjadi lebih rendah. terbentuk oleh pengaruh
unsur silisium (Si), yang menguraikan unsur karbon (C) dan menghambat
dengan unsur ferrite (Fe) sehingga karbon dioxide mengalir bersama besi
mentah (pig iron) dan membentuk graphite diantara rongga-rongga pada
struktur ferrite (Fe).
Unsur-unsur yang secara umum dimiliki oleh besi kasar (pig Iron)
antara lain : Carbon (C) Silisium (Si) Phosphorus (P) Sulphur (S)
Manganese (Mn) Balance, Irons
Proses pengolahan baja ini dapat dikelompokan menjadi 3 kelompok,
yakni :Processes Using Converter, Open-hearth processes dan Electrical
processes.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 93
Soal-soal :
1. Apakah yang anda ketahui tentang pembentukan besi kasar ?
2. Bagaimanakah materi alam terbentuk hingga diperoleh bijih logam ?
3. Jelaskan alasannya mengapa logam besi menjadi salah satu bahan
teknik yang sangat penting ?
4. Apakah alasannya istilah dan sebutan “besi” sebagai salah satu jenis
bahan baku produk dianggap tidak tepat ?
5. Jelaskan bagaimanakah pengolahan logam menjadi bahan baku
produk yang memenuhi syarat ?
6. Sebutkan 2 jenis bijih besi menurut kandungan unsure phosphor –
nya !
7. Sebutkan unsure-unsur apakah yang diperoleh dari proses peleburan
bijih besi pada dapur tinggi selain unsure besi ?
8. Jelaskan, apakah perbedaan antara besi mentah putih dan besi
mentah kelabu ?
9. Sebutkan unsure-unsur yang terdapat pada besi kasar ?
10. Sebutkan 3 metoda proses pemurnian besi mentah dan pembuatan
baja !
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 94
BAB III
BESI TUANG (CAST-IRON)
A. Pengertian
Besi tuang (cast Iron) dapat didefinisikan sebagai paduan dari
besi dengan lebih dari 1,7 % karbon, biasanya kadar karbon ini
berada pada kisaran antara 2,4 hingga 4 %, merupakan bahan yang
relatif mahal, dimana bahan ini diproduksi dari besi mentah cair, atau
besi/baja tua, ini merupakan produk besi tuang yang memiliki fungsi
mekanis sangat penting dan diproduksi dalam jumlah besar.
Prosesnya sering dilakukan dengan cara menambahkan unsur
graphite ke dalam ladle sebagai pengendali. paduan besi tuang (alloy
iron castings) bahannya telah dilakukan penghalusan (refined) dan
pemaduan besi mentah (pig iron). produk-produk seperti crankshaf,
conecting rod dan element dari bagian-bagian mesin sebelumnya
dibuat dari baja tempa (steel forgings), sekarang lebih banyak
menggunakan high-duty alloy iron casting.
Benda-benda tuangan dapat membentuk bagian bentuk yang
rumit dibandingkan dengan bentuk-bentuk benda hasil tempa
(wrought) kendati diperlukan proses machining, akan tetapi dapat
diminimalisir dengan memberikan kelebihan ukuran sekecil mungkin
dari bentuk yang dikehendaki (smaller allowance), olleh karena itu
produk penuangan relatif lebih sedikit dibandin dengan produk tempa.
B. Proses produksi penuangan
Proses produksi benda-benda tuangan dilakukan dengan terlebih
dahulu meleburkan Besi mentah (pig Iron) didalam dapur peleburan,
dimana bahan tuangan ditambah dengan besi tua atau baja tua
sebelum dicor.
Untuk proses pencairan ini dilakukan dengan berbagai metoda
pemakaian dapur, antara lain :
Dapur Cupola (Cupola Furnance), dapur ini merupakan salah satu
dapur pemanas yang paling banyak atau hampir 90 % digunakan
dalam melakukan peleburan dalam fungsi penuangan (pengecoran).
Metoda yang lain juga sering digunakan terutama untuk kebutuhan
produk cast iron dengan kualitas khusus.
Perhatikan :
Saat pengisian tidak boleh berdekatan dengan bahan bakar atau
tersentuh.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 95
Secara prinsip terdapat 3 type dapur peleburan yang dapat kita
gunakan, yaitu :
a) Dapur udara, atau dapur api (reverberatory furnance)
b) Dapur putar (Rotary Furnance)
c) Dapur listrik (Electric Furnance)
C. Dapur Cupola (Cupola Furnace)
Dapur cupola (gambar 3.2) merupakan dapur peleburan yang
memiliki prinsip kerja serta konstruksinya sama dengan dapur tinggi,
namun dalam sekala yang lebih kecil. Perbedaannya dapur cupola
pemakaiannya tidak bersifat terus-menerus (continuously)
sebagaimana dapur tinggi namun dapat digunakan sewaktu-waktu
jika diperlukan pengecoran. Untuk mengoperasikan dapur cupola ini
kokas sebagai bahan bakarnya didesak kedalam dapur, demikian
pula lapisan pengganti yakni pecahan besi mentah serta kokas juga
baja rongsokan dan besi tua dimasukan kedalamnya serta sejumlah
batu kapur (limestone) sebagai fluksi dari asap kokas. Selain kokas
sebagai bahan bakar pada dapur cupola ini juga digunakan oli atau
gas.
IRON ORE
BLAST
FURNACE
PIG IRON
CUPOLA
FURNACE ELECTRIC
FURNACE
ROTARY
FURNACE
AIR
FURNACE
MOULD MOULD
MOULD
GREY
IRON
CASTIN
G
ALLOY
IRON
CASTIN
G
HIGH DUTY
IRON
CASTING
MALLEABLE
IRON
CASTING
WHITE
IRON
CASTIN
G
ALTERNATIVES
TO CUPOLA
ALLOYING
ADDITIONS
INOCUL
ANT
ALLOYING
ADDITIONS IF
REQUIRED
SCRAP
IRON
SCRAP
STEEL
LIMESTONE
AIR
COKE
HEAT
TREATMENT
Gambar 3.1 Diagram alur pembuatan
besi tuang (Cast Iron)
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 96
D. Dapur udara atau dapur api (Air or reverberatory Furnace)
Di dalam dapur bahan bakar dibakar pada panggangan dibagian
ujung dapur sehingga pembakaran tidak berhubungan dengan
pengisian, dan panas yang dihasilkan dari pembakaran dialirkan
melalui atap dapur dibagian atas pengisian. ini adalah dapur
peleburan dengan proses yang lambat kendati kurang ekonomis
dibanding dengan dapur cupola. dapur api merupakan dapur tertutup
yang memungkinkan semua komposisi tidak keluar dari dalam dapur
( gambar 3.3)
E. Dapur putar (Rotary Furnace)
Dapur putar (rotary furnance) digunakan sebagai dapur peleburan
dalam memproduksi besi tuang dengan kualitas khusus,
pemanasannya diperoleh dari semburan bahan bakar cair, oli atau
gas ke dalam tabung peleburan yang selalu berputar atau bergerak
dengan penggerak rantai atau penggerak gesek, gerakan memutar ini
memungkinkan proses peleburan menjadi lebih merata. (gambar 3.4)
F. Dapur listrik (electric Furnace)
Pada dasarnya dapur peleburan ini merupakan tungku penghasil
panas dengan temperatur kerja diatas titik cair dari bahan yang akan
diproses, demikian halnya dengan dapur listrik ini. Yang berbeda dari
dapur listrik dengan dapur-dapur lainnya adalah system pembentukan
panasnya dimana panas pada dapur listrik diperoleh dari energi listrik
yang dialirkan melalui electrode atau busur sebagai penghantar.
Dengan logam sebagai bahan baku produk dimana juga
merupakan penghantar arus listrik , maka hantaran listrik dapat
dilakukan dengan 2 cara yakni secara langsung atau yang disebut
dengan “direct arc” dan tidak langsung atau yang disebut “indirect
arc”. Perletakan dari macam-macam Dapur peleburan dapat dilihat
pada gambar berikut.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 97
Gambar 3.2 Dapur Cupola type pembakar kokas
Gambar 3.3 Dapur udara atau dapur api
(Reverberatory Furnace)
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 98
Gambar 3.4 Dapur putar (Rotary Furnace)
ELECTRODES
ARC
ELECTRODES ELECTRODES
Gambar 3.5 Electric Furnace indirect system
Gambar 3.6 Electric Furnace Direct system
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 99
G. Kadar karbon di dalam besi tuang
Unsur Karbon biasanya akan muncul didalam besi tuang dalam
proses pendinginan secara perlahan-lahan tergantung pada bentuk
struktur dari besi tuang itu sendiri, antara lain :
1) Apabila besi berada dalam larutan padat dimana strukturnya
adalah ferrite. besi tuang dengan strutur ini biasanya sedikit
menyerap karbon.
2) Dalam kondisi struktur gabungan dimana besi membentuk akan
cementtite (Fe3C), pada kondisi ini dimana terjadi peralihan
sehingga menghasilkan struktur gabungan antara ferrite dengan
pearlite, sehingga pengaruh sementite itu sendiri dalam keadaan
bebas.
3) Pembentukan graphite yakni karbon bebas (free karbon).
Besi tuang (cast iron) dimana masuknya sejumlah unsur karbon
dengan berbagai sifatnya akan sangat berpengaruh terhadap sifat
dari besi tuang tersebut, Dan ketika semua unsur karbon bersenyawa
dengan besi tuang, Struktur besi tuang tersebut akan menyerupai
baja, dan besi tuang yang demikian ini yang disebut sebagai besi
putih (white Iron), besi ini sangat keras dan rapuh (britle), namun
apabila unsur karbon ini hanya merupakan karbon bebas artinya tidak
terjadi senyawa kimia antara ferrite dengan karbon dan hanya
membentuk grafit dengan volume yang banyak sehingga
mengakibatkan perubahan warna struktur menjadi lebih gelap atau
kelabu, maka besi ini disebut sebagai besi kelabu (grey iron), besi
yang demikian ini bersifat lemah karena grafit menempati batas kristal
dari atom-atom logam besi. Untuk mengatasi hal ini dapat dilakukan
melalui proses perlakuan panas, dimana akan mengubah struktur dari
besi ini serta memperbaiki sifat mekanik dari besi tersebut, dimana
pada derajat menengah besi kelabu sering disebut sebagai besi
“burik” atau “mottled-iron”
Besi kelabu bersifat licin (self lubrication) serta memiliki sifat
menyerap getaran.
H. Pengendalian struktur selama pendinginan
Pada dasarnya besi tuang ataupun baja memiliki perilaku yang
sama dimana apabila dipanaskan diatas temperatur kritis struturnya
akan berubah kedalam sebuah bentuk struktur tertentu tergantung
kecepatan pendinginannya.(lihat gambar 14 tentang diagram FeC)
Proses pemadatan (solidification) pada besi tuang secara
langsung akan memiliki struktur austenite dan cementite, dimana
proses pemadatan terjadi melalui pendinginan lambat hingga
mencapai temperatur ruangan. Austenite memecah diri ke dalam
bentuk pearlite yakni lapisan ferrite dan cementite, sedangkan
cementite memecah diri menjadi graphite dan pearlite.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 100
Jika proses pendinginan diberikan cukup cepat maka cukup untuk
mencegah terbentuknya cementite, dan akan diperoleh struktur putih.
pembentukan struktur tuangan putih ini juga tergantung pada rentang
pendinginan (cooling rate) dimana juga tergantung pada tebal atau
tipisnya benda tuangan itu sendiri, jika benda tuangan tersebut tipis
maka akan diperoleh struktur putih, namun sebaliknya jika lebih tebal
akan diperoleh struktur kelabu, dimana bagian yang tebal akan lebih
lambat proses pendinginannya dibanding dengan yang tipis. pada
dasarnya kecepatan pendinginan ini dapat kita atur sesuai dengan
kebutuhan sifat akhir dari produk tuangan yang kita kehendaki,
Namun pada benda-benda yang rumit dimana ketebalan bervariasi
maka diperlukan metoda agar proses pendinginan dapat merata
kendati pada ketebalan yang berbeda-beda. Untuk itu maka dibagian
lain dimana memiliki ukuran ketebalan yang lebih besar harus
ditempatkan suatu bahan yang membantu penyerapan panas (ironchill).
lihat gambar 3.7
Gambar 3.7. Diagram keseimbangan besi – karbon (FeC)
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 101
Gambar 3.8 Menempatkan “Chill-Iron” untuk pengendalian
keseragaman struktur besi tuang
Struktur besi tuang ini dapat juga dikendalikan dengan cara
pengendalian komposisi kimia dari bahan tuangan tersebut, misalnya
meningkatkan grafitisasi melalui penambahan unsur Silikon namun
secara kuantitas bagian-bagian benda yang tipis akan menjadi
kelabu. Sulfur akan meningkatkan kekerasan pada besi tuang dimana
akan memicu pemadatan dalam bentuk besi tuang putih. Untuk
benda-benda tuangan yang memiliki bentuk yang rumit dengan
bagian bagian yang tipis penambahan unsur Phosphor hingga 1 %
akan mengakibatkan besi lebih cepat cair, maka elemen benda
tuangan tidak mencapai tegangan yang diharapkan dimana bahan
akan menjadi rapuh (britle).
I. Berbagai alasan pembentukan melalui pengecoran atau
penuangan (Casting)
Sedemikian banyak material dari berbagai jenis sebagai bahan
baku berbagai produk yang diinginkan, dan semakin banyak pula
pertimbangan dalam memilih dan menentukan jenis bahan yang akan
digunakan, setiap jenis bahan dari material yang tersedia memiliki
berbagai keunggulan juga tidak kurang memiliki kelemahan.
“Jadi bahan manakah yang paling baik” ?, jawabannya adalah bahan
yang mudah didapat, mudah dibentuk, kuat dan murah.
Lalu, bagaimana dengan besi Tuang atau besi cor (Iron Casting) ?
Jawabannya: “Tergantung kebutuhan”………………………. ?
Besi tuang (Iron Casting), baja tuang (Steel Casting) atau jenis
material apapun yang akan dibentuk melalui proses penuangan atau
pengecoran tentunya sudah menjadi pilihan final, bahwa
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 102
pembentukan produk melalui pengecoran merupakan pilihan yang
“paling tepat”.
Berbagai produk yang hingga kini pembuatannya masih
menggunakan metoda pengecoran dan merupakan satu-satunya
yang mungkin untuk dilakukan, antara lain Crankcase, Machine tool
bed, brake drum, Cylinder Block, cylinder head dan lain-lain, kendati
proses pengcoran bukan proses akhir dan bukan proses yang murah
sederhana. Lihat berbagai produk pengecoran berikut ini.
Gambar 3.9 Potongan atas dari “closed-die forging press”
suatu produk tuangan (cross head) yang besar
Gambar 3.10 Steel casting bahan roda gigi
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 103
Gambar 3.11 Contoh bentuk benda tuangan
yang kompleks : Railroad car
Gambar 3.12 Penyetelan cor (inti)
di dalam pit moulding.
Gambar 3.13 Penuangan pada pengecoran
ukuran besar
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 104
ORDINARY
CAST IRON
HIGH DUTY
CAST IRON
GREY
CAST
IRON
WHITE
CAST
IRON
SPEROIDAL
CAST IRON
PEARLITIC
ALLOY CAST
IRON
CORROSION
RESISTING
HIGH
STRENGTH
WEAR
RESISITING
NON
MAGNETIC
HEAT
RESISITING
SILICON, NICKEL, CHROMIUM,
COPPER-CAST IRON
SILICON, NICKEL,
CHROMIUM, -CAST IRON
SILICON -CAST
IRON
SILICON, NICKEL,
CHROMIUM, -CAST IRON
SILICON, NICKEL,
CHROMIUM, COPPERCAST
IRON
SILICON -CAST IRON
NICKEL -CAST IRON
NICKEL, MOLIBDENUM -
CAST IRON
NICKEL -CAST IRON
NICKEL, MOLIBDENUM -
CAST IRON
SILICON, NICKEL,
CHROMIUM, COPPERCAST
IRON
SILICON, NICKEL,
MANGANESE, -CAST
IRON
NICKEL -CAST IRON
MALLEABLE
CAST IRON
PEARLITIC
BLACK HEART
WHITE HEART
CAST IRON
Gambar 3.14 Ikhtisar besi tuang
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 105
Gambar 3.15 Penuangan bahan cor seberat 100 ton
dari dapur listrik
Gambar 3.16 Penuangan bahan cor seberat 190 ton
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 106
Untuk mengetahui berbagai sifat dan karakteristik dari bahan tuangan
akan dibahas pada uraian berikut, dan memungkinkan menjadi dasar
pemilihan material dari bahan-bahan tersebut.
J. Besi tuang putih dan besi tuang kelabu
1. Besi tuang Putih (White Cast Iron)
Besi tuang putih (white cast iron) mengandung kadar silikon
rendah, dimana pada saat pemadatan besi carbida membentuk
graphite di dalam ikatan matrix. Pada besi tuang non-paduan
strukturnya berbentuk pearlite.
Besi tuang putih (white cast iron) memiliki angka kekerasan
antara 400 hingga 600 HB dengan tegangan tariknya 270 N/mm2
dan masih dapat ditingkatkan melalui penurunan kadar karbon
sebesar 2,75 sampai 2,9 % menjadi 450 N/mm2. Proses
machining untuk besi tuang putih ini hanya dapat dilakukan
dengan penggerindaan (grinding).
Besi tuang putih (white cast iron) digunakan dalam pembuatan
komponen mesin gerinda, kelengkapan penghancur, komponen
dapur pemanas (furnance) dan lain-lain. Besi tuang putih tidak
terdaftar pada british standard. besi tuang putih (white cast iron)
dapat diberi perlakuan panas (heat treatment) untuk menurunkan
angka kekerasannya melalui proses pelunakan (anealing),yakni
dengan pemanasan pada temperatur 8500c untuk menguraikan
free-karbon yang terbentuk karena pendinginan cepat setelah
penuangan (pengecoran). Proses ini dilakukan hanya pada
kondisi darurat. Sedangkan pengendalian sifat besi tuang putih ini
tetap dengan metoda pengendalian pendinginan dengan “iron
chill” serta komposisi unsur bahan tuangan sebagaimana yang
telah disebutkan.
2. Besi tuang Kelabu (Grey Cast Iron)
Besi tuang kelabu (grey cast iron) mengandung unsur graphite
yang berbentuk serpihan sehingga memiliki sifat mampu mesin
(machinability) serta masuk dalam jajaran British Standards, yang
membedakan jenis dari besi tuang kelabu ialah nilai tegangannya
Angka kekerasan dari Besi tuang ini ialah antara 155 HB sampai
320 HB tergantung tingkatannya. besi tuang kelabu (grey cast
iron) digunakan dalam pembuatan crankcases, machine tool bed,
brake drums, cylinder head dan lain-lain.
Besi tuang kelabu (grey cast iron) dapat diberi perlakuan
panas (heat treatment) untuk menghilangkan tegangan dalam
setelah proses pengecoran yakni dengan “stress reliefing” (lihat
proses perlakuan panas) dengan memberikan pemanasan lambat
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 107
antara 500oC hingga 5750C, dengan holding time sekitar 3 jam
diikuti dengan pendinginan secara perlahan-lahan. Proses lain
dalam perlakuan panas (heat treatment) yang memungkinkan
untuk dilakukan pada besi tuang kelabu ini ialah pelunakan
(anealing), dengan proses ini akan terjadi perbaikan pada
strukturnya sehingga dimungkinkan untuk proses machining
secara cepat, untuk proses anealing ini dilakukan dengan
memberikan pemanasan pada temperatur anealing yakni 7000c
dengan waktu pemanasan (holding time) setengah hingga dua
jam, dimana akan terbentuk structure pearlite tertutup dalam
kesatuan ferrite matrix, namun demikian tingkat kekerasan akan
tereduksi sebesar 240 HB sampai 180 HB.
3. Besi tuang “Mampu Tempa” (Malleable Cast Iron)
Besi tuang mampu tempa (Malleable cast Iron) adalah
salah satu jenis besi tuang yang memiliki struktur berwarna putih,
dimana memiliki unsur graphite yang sangat halus sehingga
distribusi unsur Karbon menjadi lebih merata serta mudah
dibentuk. Besi tuang mampu tempa (Malleable cast Iron) terdapat
dalam 3 bentuk jenis, yakni : Whitehearth, Blackhearth, dan
Pearlitic nama-nama ini merupakan istilah sesuai dengan bentuk
microstruktur dari besi tuang tersebut.
4. Whiteheart Malleable Cast Iron
Besi tuang putih (white cast Iron) yang dalam keadaan
baik ditempatkan didalam kaleng dimana mereka dikelilingi oleh
campuran yang tidak berguna dan bagian partikel yang berguna
seperti bijih haematite (haematite ore), Kaleng ini merupakan
wadah yang kemudian akan dimasukan kedalam dapur,
selanjutnya dipanaskan secara perlahan-lahan hingga 9500C.
Setelah diendapkan didalam dapur ini kemudian dikeluarkan dan
didinginkan secara perlahan-lahan dan dikeluarkan dari dalam
kaleng lalu dibersihkan dan siap untuk proses macining. Proses
ini memberi pengaruh yang berlawanan dari proses carburising
untuk surface hardening, dimana unsur karbon akan bergerak
secara menyeluruh hanya dari bagian yang tipis. Bagian inti dari
bahan yang tebal akan terdiri atas dua unsur yakni unsur pearlite
dan beberapa unsur karbon dalam bentuk nodules. microstruktur
dari malleable cast iron ini diperlihatkan pada gambar berikut.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 108
Gambar 3.17 Grey Cast Iron : Flakes Graphite pada
struktur Pearlite
Gambar 3.18 White Cast Iron Cementite dan Pearlite
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 109
Gambar 3.19 White Malleable Cast Iron Ferrite (putih)
dan Pearlite
Gambar 3.20 Black heart Malleable Cast Iron :
Ferrite (putih)
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 110
Gambar 3.21 Black heart Malleable Cast Iron Ferrite (hitam)
Whiteheart malleable cast iron termasuk dalam daftar british
standards, yang terdapat dalam dua kelas menurut tegangan tarik dan
regangannya. sedangkan angka kekerasannya tergantung ketebalan
dan jarak dari permukaan, untuk bahan yang tipis dan bagian
permukaan yang tebal mencapai 120 HB dan dapat diitingkatkan
hingga 220 HB.
Whiteheart malleable cast iron digunakan untuk pembuatan
socket rangka sepeda motor, steering column housing, wheel hubs,
mesin pertanian, garpu (fork), rem (brake), ulir pengarah (thread
guides), mesin textile dan lain-lain.
5. Blackheart Malleable Cast Iron
Blackheart malleable cast iron dibuat hampir sama dengan
dengan yang dilakukan dalam pembuatan whiteheart malleable cast
iron akan tetapi decarburisasi selama dalam proses perlakuan
panas harus terlindungi atau terhidar dari kemungkinan pengeluaran
udara dari dalam kotak carburisasi oleh karena itu kotak dibuat dari
bahan yang neutral dan dilengkapi dengan pendukung benda tuangan
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 111
tersebut. Proses ini akan mengakibatkan terurainya bentuk struktur
cementite, dimana pengembangan susunan unsur karbon di dalam
ferrite matrix. besi tuang yang diberi perlakuan ini ialah besi tuang
yang mengandung unsur karbon di atas 2,4 % dengan perhatian
khusus terhadap jumlah komposisi pada saat peleburan.
Blackheart malleable cast iron terdaftar dalam british standar
dengan grade sesuai dengan angka tegangan serta prosentase
pertambahan panjangnya. Blackheart malleable cast iron tidak sebaik
whiteheart cast iron dalam sifat castability karena kandungan unsur
karbon lebih rendah.
Blackheart malleable cast iron digunakan dalam industri
automotive serta berbagai kedaraan commersial dimana secara
kuantitas blackheart malleable cast iron berisfat castability, tahan
getar (shock resistance), mudah dalam pemesinan (macinability),
umumnya digunakan dalam produk rear exle houshing, wheel hubs,
differential cariers, juga pedal, tuas komponene rem,axle box,
coupling part serta berbagai alat pertanian, perkereta apian dan lainlain.
6. Pearlitetic Malleable Cast Iron
Pearlitetic malleable cast iron dibuat dengan bahan whiteheart
malleable cast iron melalui proses perlakuan panas (heat treatment)
sebagaimana dalam pembuatan blackheart malleable cast iron.
Pearlitetic matrix dipeoleh dari ferritic matrix. pearlitetic matrix
terbentuk dengan meningkatkan kadar manganese hingga 1%
dimana manganese merupakan elemen pengikat carbide secara stabil
dan membentuk pearlite yang terarah kepada proses perlakuan panas
convesional untuk blackheart malleable cast iron, atau oleh
pemanasan ferritic blackheart malleable cast iron. yakni pemanasan
pada temperatur 8500c dan quenching udara atau oli serta diikuti
dengan tempering. Sebagai alternatif white cast iron dengan
komposisi yang sama dapat digunakan sebagai bahan pembuatan
blackheart malleable cast iron dengan quenching udara yang diikuti
dengan tempering, namun metoda ini bukan merupakan proses
malleabilising. Semua proses yang dilakukan untuk mencapai matrix
setara baja. Kelebihan unsur karbon dapat diatasi dengan proses
tempering sesuai dengan kebutuhan. proses heatreatmen dapat
mengubah bentuk susunan atom (matrix) dan merangsang
decoposition produk austenite dengan variasi betuk struktur dari
lammelar pearlite atau spheriodite carbides, sebagaimana proses
tempering struktur martensite pada baja (steel).
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 112
Pearlitetic malleable cast iron terdaftar pada British standards dalam
dua grade menurut sesuai dengan angka tegangan serta prosentase
pertambahan panjangnya. Pearlitetic malleable cast iron dapat
dikeraskan dengan metoda flame dan induction hardened yang
dapat memperbaiki sifat mekaniknya secara menyeluruh.
perkembangan penggunaan pearlitetic malleable cast iron semakin
meningkat terutama bahan produk yang tahan goncangan (shock
resistance), secara spesifik digunakan sebagai exle dan differential
housings, cam shaft dan gear.
7. High duty Cast Iron
Besi tuang kelabu grey cast iron dapat dikembangkan dengan
penghalusan besi mentah melalui penambahan sejumlah besar baja
tua (scrap) didalam dapur cupola. Perubahan bentuk graphite terjadi
selama perlakuan panas, atau dengan bahan-bahan tambahan.
8. Spheriodal Graphite Cast Iron
Spheriodal graphite cast iron dibuat dari unsur besi dengan
penambahan magnesium atau cerium, dengan demikian maka bentk
dari graphite akan berubah. Tuangan spheriodal graphite cast iron
dipanaskan pada temperatur 9000c selama beberapa jam, unsur
karbon akan memecah diri, proses pendinginan akan mengubah
sebagian besar bentuk struktur logam menjadi ferritic spheriodal
graphite cast iron.
Spheriodal graphite cast iron memiliki sifat mekanik antara besi
tuang kelabu (grey cast iron) dengan baja. Hal ini dikarenakan besi
lebih rendah kadar karbonnya dari pada besi tuang kelabu (grey cast
iron) oleh karena itu perubahan partikel kedalam bentuk dari
graphite akan memberikan penguatan terhadap sifat dari spheriodal
graphite.
Dengan demikian sifat dari besi tuang ini dapat dibengkok untuk
menghilangkan terak dan distorsi.
Spheriodal graphite cast iron dapat dikerjakan dengan pemesinan
secara basah maupun kering, dapat dilas dengan teknik normal dan
diberi pelapisan dengan lapisan tembaga (copper) atau chromium
untuk tahan korosi (wear resistance). Spheriodal graphite cast iron
terdaftar pada British standard dalam dua grade menurut sesuai
dengan angka tegangan serta prosentase pertambahan panjangnya.
Ferritic spheriodal graphite cast iron lebih ulet (ductile) dan
pearlitic spheriodal graphite cast iron lebih kuat. Spheriodal graphite
cast iron secara luas digunakan dalam industri komponen
automotive seperti crank shaft, brake drums, transmission casting
dan lain-lain.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 113
9. Pearlitic Cast Iron
Pearlitic cast iron dibuat dengan memberikan bahan tambah
sejumlah calsium silikat yang has dari pearlitic cast iron ialah produk
dengan nama meehanite , memiliki struktur dasar pearlite
secaramikroscopoc dapat digambarkan bentuk graphite flakes yang
halus. meehanite memproduksi sesuai dengan permintaan untuk
pekerjaan besar memiliki tegangan yang bervariasi antara 210
hingga590 N/mm2.
10. Besi tuang Paduan (Alloy Cast Iron)
Untuk memenuhi kebutuhan sifat yang khusus, sejumlah besar
unsur paduan ditambahkan ke dalam besi tuang, secara umum terjadi
persenyawaan kimia pada semua unsur dan memberikan pengaruh
terhadap besi tuang sebagaimana terjadi pada baja paduan, dan yang
berpengaruh sangat besar ialah prosentase kadar karbon terutama
pada ukuran ketebalan dari benda tuangan itu sendiri yang
memerlukan pengendalian pendinginan. Pemberian unsur paduan
pada besi tuang bertujuan untuk memperbaiki sifat dari besi tuang
tersebut yang meliputi sifat mekanik, sifat phisic dan sifat kimianya
seperti peningkatan tegangan, kekerasan, ketahanan korosi, respon
terhadap perlakuan panas, dan sifat-sifat lain yang lebih spesifik.
K. Pengaruh-pengaruh unsur paduan pada besi tuang.
1. Nikel (Ni)
Nikel merupakan salah satu unsur penting sebagai unsur
paduan pada besi tuang yang berpengaruh komplek terhadap sifat
besi tuang tersebut antara lain sebagai berikut :
1) Memiliki kecenderungan untuk meningkatkan graphitisasi
dan mampu mengimbangi pemakain “iron chill” pada ukuran
tebal benda, pengaruh graphitisasi lebih besar pada besi
tuang putih (white cast iron) dibading besi tuang kelabu(grey
cast iron).
2) Besi tuang berada pada lower temperatur eutectoid yang
memungkinkan dilakukan pengerasan tanpa keretakan.
Penambahan nikel lebih dari 2% dapat dikeraskan dengan
quenching oli dan jika penambahannya hingga 4% dapat
pula dikeraskan namun dengan quenching udara, akan
tetapi bila kadar nikel mencapai 6% maka besi akan sangat
keras dan menghasilkan benda tuangan yang sulit dilakukan
machining. Besi tuang dengan kadar nikel 15% berada
pada lower temperatur eutectoid dengan struktur austenite.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 114
3) Untuk meningkatkan keseragaman kelebihan tebal bahan
dari bagian bentuk benda tuangan dan mempermudah
proses machining melalui pencegahan titik kekerasan.
2. Chromium (Cr)
Chromium (Cr) merupakan salah satu komponen unsur
paduan yang mampu mengendalikan carbide secara stabil serta
mengatasi pengaruh unsur silikon (Si) . chromium (Cr) juga
meningkatkan kekerasan besi tuang dari kelompok besi tuang
putih biasa tanpa menimbulkan kerapuhan. Chromium (Cr)
digunakan sebagai unsur paduan dari besi tuang putih dan jika
digunakan bersama dengan nikel akan membentuk struktur
austenite.
3. Molybdenum (Mo)
Pemakaian molybdenum hingga 1% pada besi tuang
ditambah dengan unsur Nikel akan menghasilkan acicular atau
struktur yang berbentuk jarum (needle matrix) dimana besi tuang
akan memiliki sifat tegangan tarik yang baik serta ketahanan
terhadap pembebanan tiba-tiba.
4. Copper (Cu)
Penambahan sedikit unsur tembaga ke dalam larutan padat
dari besi akan menghasilkan besi tuang yang tahan terhadap
korosi atmosfir (atmospheric Corrosion).
L. Macam-macam Besi tuang Paduan (Alloy Cast Iron) yang penting
1. Heat resisting Cast Iron
Bila besi tuang biasa digunakan pada temperatur tinggi maka
besi tuang ini akan menderita dengan berkembangnya struktur
atom cementite yang membelah diri kedalam bentuk ferrite dan
graphite yang menempati ruangan cementite, pengembangan ini
mengakibatkan distorsi sehingga terjadi bending dan keretakan.
Table 3.1 Low temperatur cast Iron
Jenis bahan Temperatur
Besi Tuang kelabu (grey Cast-Iron) s/d 200C
Baja Karbon Rendah (low Karbon Steel) 250C – 460C
Baja Tuang dengan 2,5% Ni 460C – 730C
Baja Tuang dengan 3,5% Ni 730C – 1000C
Baja Tuang dengan 18% CrNi
Bronz 1000C – 1960C
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 115
Silal merupakan besi tuang paduan (Alloy Cast Iron) yang
dikembangkan oleh British Cast Iron Research Association, paduan
ini terdiri atas 5% silikon yang mendorong kuat pembentukan
graphite dengan struktur graphite halus di dalam matrix ferrite,
sehingga cementite akan berkembang dengan pengaruh
pemanasan. Silal mengadung kadar karbon sebesar 2%.
Nicro-Silal (B.C.I.R.A)
Merupakan besi tuang paduan yang sangat mahal dimana
mengandung 4% silikon, 18% nikel,3% chromium dengan hanya
terdiri atas 2% karbon dengan struktur utamanya adalah austenite
dan sedikit carbide serta butiran graphite.
Ni-Resisting (International Nikel Co.(Mond) Ltd.)
Besi tuang paduan dengan kandungan silikon 2%, nikel 14%,
chromium 1%, copper 7%, dan dengan hanya 2% karbon. memiliki
struktur austenite dengan unsur graphite,sangat keras dan
digunakan sebagai alat potong, dapat dilas dengan mudah dengan
penambahan batang pengisi.
2. Corrosion resisting Cast Iron
Merupakan besi tuang yang memiliki sifat khusus yakni sifat
ketahanannya terhadap korosi, besi tuang ini mengandung 14%
Silikon, dimana juga tahan terhadap asam (Acid-resisting irons)
sangat rapuk serta sulit dalam pekerjaan mesin.
3. High strength Cast Iron
Dengan penambahan unsur nikel sebesar 1 sampai 1,5% akan
meningkatkan tegangan pada besi tuang ini. Demikian pula dengan
penambahan 2,5% nikel, dan diatas 1% molybdenum serta 3%
karbon akan menghasilkan besi tuang pearlitic yang memiliki
tegangan tarik dan tegangan impact yang tinggi namun mudah
dikerjakan dengan mesin dan merupakan baja alternatif yang dapat
digunakan dalam pembuatan crank shaft dan cam shafts.
4. Wear resisting Cast Iron
Besi keras kelabu (Hard Grey Iron)
Besi keras kelabu (high grey iron) dengan komposisi 2,5% nikel,
3% karbon serta 1% silikon memiliki tegangan dan angka kekerasan
yang tinggi dan mudah dikerjakan dengan mesin.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 116
Martensitic Grey Iron
Besi kelabu martensitic ini diperoleh dengan meningkatkan
kadar nikel nya di atas kadar karbon hingga 5% sehingga
menghasilkan struktur martensite, dengan demikian kekerasannya
akan meningkat namun sulit dalam pengerjaan mesin.
Nikel white Iron.
Logam putih ini mengandung 1,8% nikel dan 8% chromium, 3%
karbon dan 0,5% silikon. Dengan penurunan kada silikon dan
meningkatkan chromium akan menghasilkan besi tuang dengan
tingkat kekerasan tinggi namun sulit dikerjakan dengan mesin.
Ni-Hard (International Nikel Co.(Mond) Ltd)
Besi tuang ini sama dengan atau lebih tinggi dari white iron
akan tetapi dengan peningkatan unsur nikel hingga 4,5% serta
chromium 1,5% menjadikannya carbide yang keras dengan struktur
martensite. Angka kekerasannya sangat tinggi dan pemesinan hanya
dapat dilakukan dengan penggerindaan, perlakuan panas dapat
dilakukan tanpa kehilangan tegangannya, tidak direkomendasikan
untuk pengelasan.
5. Non Magnetic Cast Iron
Semua besi tuang austenitic adalah non-magnetic. besi tuang
paduan (alloy cast iron) disebut “nomag”.dikembangkan oleh ferranti
limited yang digunakan pada industri kelistrikan. Nomag berisi 11%
nikel, 6% manganese,1,5% silikon dan dengan 3% karbon.
manganese bersifat seperti nikel, dengan temperatur di bawah
eutectoid nikel menghasilkan struktur austenite.
Jika kadar nikel ditingkatkan antara 33% sampai 38% maka
ekspansi rendah dari besi tuang akan menghasilkan produk yang
sama dengan “ivar”, namun apabila nikel lebih tinggi dari yang
diharapkan oleh struktur austenite maka besi tuang akan kembali
bersifat magnetic. Besi tuang ini dapat digunakan dalam berbagai
jenis produk.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 117
Rangkuman
Besi tuang (cast Iron) ialah paduan dari besi dengan lebih dari
1,7 %, atau antara 2,4 hingga 4 %, karbon
Proses produksi benda-benda tuangan dilakukan dengan terlebih dahulu
meleburkan Besi mentah (pig Iron) didalam dapur peleburan (Cupola
Furnance).
3 type dapur peleburan yang dapat kita gunakan, yaitu :dapur udara,
atau dapur api (reverberatory furnance),dapur putar (rotary furnance)
dan dapur listrik (electric furnance)
Dapur cupola merupakan dapur peleburan yang memiliki prinsip kerja
serta konstruksinya sama dengan dapur tinggi
Selain kokas sebagai bahan bakar pada dapur cupola ini juga digunakan
oli atau gas.
Unsur Karbon didalam besi tuang terjadi dalam proses pendinginan
secara perlahan-lahan
Struktur besi tuang yang menyerupai baja, disebut sebagai besi putih
(white Iron), besi ini sangat keras dan rapuh (britle). bila unsur karbon ini
hanya merupakan karbon bebas dan tidak terjadi senyawa kimia antara
ferrite dengan karbon yang membentuk grafit dengan volume yang
banyak maka warna struktur menjadi lebih gelap atau kelabu, maka besi
ini disebut sebagai besi kelabu (grey iron).
Chill ialah logam yang dipasang pada cetakan yang memiliki bentuk rumit
serta ketebalan yang bervariasi, dengan demikian maka pemaangan chill
pada bagian yang besar (tebal) maka kecepatan pendinginan akan
merata dan dihasilkan struktur yang seragam.
Besi tuang dibedakan dalam beberapa jenis yakni besi tuang puti dan
besi tuang kelabu, besi tuang mampu tempa , malleable cast iron,
blackheart malleable cast iron, pearlitetic malleable cast iron, high duty
cast iron, spheriodal graphite cast iron, pearlitic cast iron dan besi tuang
paduan (alloy cast iron)
Macam-macam besi tuang paduan (alloy cast iron) yang penting ialah
heat resisting cast iron, corrosion resisting cast iron, high strength cast
iron, wear resisting cast iron dan non magnetic cast iron
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 118
Soal-soal :
1. Jelaskan apakah yang anda ketahui tentang Besi tuang ?
2. Apakah alasan sehingga besi tuang dapat diterapkan dalam
pemenuhan kebutuhan bahan dengan kualitas tinggi ?
3. Apakah sifat istimewa dari pembentukan benda melaui penuangan
dibanding dengan proses lain ?
4. Bagaimanakah prinsip dasar pembentukan benda kerja melalui
pengecoran (penuangan) ?
5. Sebutkan 3 jenis dapur peleburan yang digunakan dalam proses
pengecoran ?
6. Apakah perbedaan antara dapur tinggi dengan dapur kupola ?
7. Faktor apakah yang mempengaruhi bembentukan Carbon pada besi
tuang?
8. Jelaskan, bagaimanakah cara-cara pengendalian struktur pada besi
tuang ?
9. Sebutkan alasan penting pemilihan metoda pengecoran (penuangan)
untuk pembentukan benda kerja !
10. Sebutkan beberapa jenis besi tuang yang dapat diperoleh dan
jelaskan masing-masing sifat dan karakteristiknya!
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 119
BAB IV
PEMBENTUKAN LOGAM PADUAN
A. Berbagai alasan pembentukan logam paduan
Sebagaimana telah dibahas pada uraian-uraian terdahulu
bahwa “besi” merupakan salah satu jenis bahan teknik yang dominan
digunakan sebagai bahan baku produk dan berbagai sifat yang
dibutuhkan oleh suatu produk tertentu dapat dipenuhi oleh bahan
logam, namun demikian apabila kita tinjau kembali pernyataan
tersebut, kebutuhan bahan untuk suatu produk yang
mempersyaratkan berbagai kualitas sifat dan karakteristiknya belum
tentu dapat dipenuhi oleh satu jenis “besi” saja, sebenarnya untuk
memenuhi kebutuhan bahan teknik sebagai bahan baku produk dari
bahan logam “tidak cukup tersedia”, jika setiap bagian produk dipilih
dari satu jenis logam. Sebagai contoh; pada saat ini sudah ada “baja”
atau steel, dan kita sudah menggunakan baja sebagai bahan baku
produk yang kita kehendaki. Padahal baja itu sendiri sedikitnya terdiri
atas 2 unsur bahan, yakni ferrite dan karbon, ferrite saja tidak dapat
digunakan disamping memang tidak tersedia dalam keadaan murni,
kendati ada belum tentu memenuhi syarat yang kita inginkan. Pada
larutan padat dari unsur ferite mengandung 0,006% karbon pada
temperatur ruangan dan akan meningkat hingga 0,03 % jika
dipanaskan hingga 7250C. Jadi besi dan karbon merupakan dua
unsur dalam keadaan senyawa maupun dalam keadaan bebas sulit
untuk dipisahkan, dengan persamaan kimianya adalah :
Maka jumlah karbon yang bersenyawa dengan besi, ialah 3
atom Fe dengan 1 atom C, berdasarkan berat atomnya dapat
dihitung sebagai berikut :
Berat atom Fe = 56, dan berat atom C = 12 dengan persamaan :
3 Fe + C Fe3C
= 3 x 56 : 1 x 12 = 168 : 12
12
168 + 12
X 100 % = 6,7 %
Senyawa besi karbon ini yang disebut baja.
Mengapa baja menjadi bahan utama yang digunakan sebagai
bahan Teknik?
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 120
Dilihat dari komposisi unsur mineral yang terdapat di dalam
lapisan perut bumi, besi (Iron) berada pada urutan kedua terbesar
yakni sebesar 5%. (gambar 2.2 : Diagram kandungan unsur logam di
dalam perut bumi).
Pada pembahasan sebelumnya memperlihatkan bahwa
berbagai sifat yang unggul dibanding dengan logam lainnya (nonferro)
seperti sifat mampu las (weldability). Kendati demikian tidak
kurang pula kelemahan-kelemahannya, misalnya logam ferro sangat
mudah teroxidasi sehingga bersifat corrosive. Oleh karena itulah
sistem paduan menjadi sangat penting, dimana persenyawaan dari
suatu unsur dengan unsur lainnya akan menghasilkan sifat yang
berbeda dari sifat asalnya, dengan demikian proses ini merupakan
suatu metoda yang digunakan sebagai salah satu cara untuk
memperbaiki sifat logam atau bahan-bahan pada umumnya.
B. Dasar-dasar pencampuran dalam persenyawaan logam
Pemilihan dan penentuan macam-macam unsur yang akan
digunakan sebagai unsur paduan dianalisis sesuai dengan kebutuhan
sifat bahan yang diinginkan serta kemungkinan terjadinya larutan
berbagai unsur tersebut baik dalam persenyawaan kimia atau pun
dalam bentuk campuran, dimana proses pencampurannya dilakukan
dalam keadaan terurai (cair), sehingga menghasilkan larutan unsur
paduan yang homogen.
Pemilihan bahan paduan yang tidak tepat dari suatu unsur paduan
baik jenis maupun jumlahnya, walaupun terjadi larutan, unsur
tersebut akan larut dalam keadaan bebas dalam bentuk partikelpartikel
hingga pembekuan pada temperatur ruangan. Jika partikel
dari unsur-unsur ini memiliki prosentase jumlah yang relative besar
maka akan mereduksi atau mempengaruhi sifat akhir dari bahan
paduan yang kita kehendaki. Walaupun pada kondisi tertentu
keadaan partikel bebas ini juga diperlukan apabila dikehendaki sifat
free-cutting dari bahan tersebut, seperti lead dan brass ke dalam baja
paduan, tellurium ke dalam paduan tembaga.
Persenyawaan unsur-unsur dalam paduan logam juga
dipengaruhi oleh proses pendinginan yang mengakibatkan
pembekuan dari paduan ini. Namun yang perlu diperhatikan dalam
pemilihan unsur sebagai bahan paduan antara lain :
• Pengaruh unsur paduan serta prilakunya selama pemadatan
• Perubahan struktur selama pendinginan hingga temperatur
ruangan serta struktur yang dihasilkannya.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 121
Diagram 4.1 berikut memperlihatkan proses perubahan
yang terjadi pada larutan padat suatu logam murni, dimana proses
pendinginan mengakibatkan terjadinya perubahan larutan padat ke
dalam bentuk padat pada temperatur tertentu.
Gambar 4.1
Perubahan yang
terjadi dari sebuah larutan
padat kedalam keada-an
padat secara kese-luruhan,
ditunjukkan pada dia-gram
sebagai titik tangkap
peralihan an-tara
penurunan suhu larutan
serta waktu yang
dibutuhkan. Gambar 4.1
Diagram yang
memperlihatkan
perbandingan antara
temperatur dengan waktu
pendinginan dalam proses
pemadatan
Gambar 4.2
Curva pendingan
menunjukkan proses pemadatan
secara gradual
selama pergantian temperatur
dari bahan paduan.
Gambar 4.2 adalah Diagram
yang memeperlihatkan
perbandingan antara
temperatur dengan waktu
pendinginan dalam proses
pemadatan
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 122
Gambar 4.3
Proses pemadatan dari unsur
paduan terjadi secara penuh
dengan penurunan temperatur
secara konstan.
Diagram perbandingan antara
temperatur dengan waktu
pendinginan dalam proses
pemadatan diperlihatkan pada
gambar 4.3
Jika pendinginan pada sejumlah paduan yang berbeda
secara proporsional dari pilihan yang sama, akan terlihat pengaruh
perbedaan tersebut pada saat awal terjadinya temperatur
pemadatan hingga pemadatan itu berahir.
Pada gambar diagram 4.3 diperlihatkan garis yang menghubungkan
titik dimana setiap unsur paduan berhenti dan masuk pada daerah
larutan cair, garis ini yang disebut sebagai garis liquidus (liquidus
line) dan garis yang menghubungkan titik dimana terjadinya proses
pemadatan dari awal terjadinya pemadatan hingga berahirnya
proses pemadatan tersebut, disebut sebagai garis solidus (solidus
line). Bentuk Solidus line dan Liquidus line merupakan dasar dari
diagram keseimbangan panas (Thermal-Equilibrium-Diagram) yang
memperlihatkan perubahan larutan dan struktur dari setiap unsur
melalui pendinginan lambat dan terjadi perubahan hingga
perubahan tersebut berahir.
C. Struktur larutan padat dari bahan paduan dan perubahannya
dalam proses pendinginan hingga mencapai temperatur
ruangan.
Perubahan Struktur pada bahan paduan terdiri dari phase
tunggal, serta phase campuran, dimana phase adalah bagian dari
perubahan sistem kimia untuk menghasilkan paduan dengan
karakter khusus bergantung pada komposisi dan temperatur
pendinginannya. Phase berada selama pendinginan dan pada
temperatur ruangan serta tergantung pula pada perilaku susunan
unsur-unsur lainnya. Perilakunya Struktur logam paduan pada
temperatur ruangan dapat diklasifikasikan ke dalam :
• Larutan padat penuh
• Bukan larutan padat
• Larutan padat terbatas
• Membentuk formasi antar campuran bahan logam.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 123
1. Persenyawaan penuh dalam larutan padat
Ketika paduan berada dalam keadaan cair (liquid) atom
logam yang tersususun akan menyebar dan membentuk larutan
cair (Liquid solution),dan ketika proses pemadatan terjadi, atomatom
akan menyusun diri, susunan atom ini yang disebut space
lattice. Atom-atom yang tersusun dan berukuran sama akan
mengambil tempat dari susunan atom lainnya pada space-lattice.
Ini akan menghasilkan single phase. Jika dilihat secara
microscopic ini tidak mungkin menemukan susunan dari paduan
sebelumnya dimana microstrukturnya akan menyerupai logam
murni. Sedangkan larutan padat juga akan tetap ada dimana
dihasilkan dari susunan atom yang memiliki ukuran sama dan ini
yang disebut larutan padat pengganti.
2. Tidak terjadi persenyawaan dalam keadaan padat
Pada kasus yang jarang terjadi dimana susunan paduan
tidak membentuk larutan dan setiap butiran terdiri atas lapisan
dari setiap logam murni. Bahan ini tidak termasuk paduan yang
memenuhi syarat sebagai bahan teknik.
3. Terjadi batas persenyawaan dalam keadaan padat
Sangat sering terjadi dalam pembentukan logam paduan
terjadi batas persenyawaan satu dengan yang lainnya. Hal ini
terjadi jika sejumlah kecil dari logam ditemukan terbentuk larutan
padat, tetapi sebagian diantaranya melapisi batas dari kedua
bagian larutan padat tersebut.
4. Membentuk formasi antar campuran bahan logam
Pada logam tertentu akan terbentuk dari campuran antar
logam, dua jenis logam memiliki velensi normal sangat rendah
rendah dan terbentuk seperti campuran, atau berada pada
perbandingan yang sama pada setiap molekul serta jumlah atom
dari setiap molekul tersebut. Hal ini merupakan campuran antar
logam, sifatnya sangat keras dan rapuh dan tidak memenuhi
syarat kebutuhan bahan.
D. Diagram keseimbangan thermal
Diagram keseimbangan thermal merupakan sistem yang
menunjukkan indikasi prilaku dari unsur paduan paduan selama
proses pemadatan serta perubahan bentuk struktur sebagai hasil dari
pendinginan lambat dalam keadaan padat.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 124
Perilaku dua unsur paduan (untuk paduan yang terdiri dari dua
jenis logam) akan sangat mudah diperlihatkan melalui diagram ini,
akan tetapi untuk paduan yang kompleks memerlukan metoda tiga
dimensi dan lebih rumit, jadi dalam hal ini hanya diperlihatkan diagram
keseimbangan untuk paduan yang hanya terdiri atas dua unsur
paduan sebagai bahan pemahaman tentang karakteristik logam
paduan yang digunakan sebagai bahan teknik serta proses perlakuan
panas pada beberapa jenis paduan.
Paduan dapat dikelompokan berdasarkan prilakunya terhadap
paduan lain, Diagram keseimbangan thermal menunjukkan hubungan
setiap kelompok paduan pada bentuk yang sama (lihat gambar 4.4)
Gambar 4.4 Diagram keseimbangan thermal untuk
logam “A” dan logam “B”
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 125
Gambar 4.5 Diagram keseimbangan thermal untuk
Logam “A” dan Logam “B”
E. Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam larut secara
penuh disetiap proporsi dalam keadaan padat
Terjadi dua phase pada sistem ini yakni larutan cair dan
larutan padat, pada diagram keseimbangan diperlihatkan dua
bidang single phase dipisahkan oleh bidang double phase garis
liquidus dan garis solidus juga terjadi perubahan dalam komposisi
larutan cair dan larutan padat dari masing-masing paduan tersebut.
Pada diagram ini menunjukkan bahwa proses pemadatan
terjadi pada logam B sebesar 60% dan logam A sebesar 40% ,
dimana pemadatan pada paduan ini diperlihatkan dengan garis
bantu vertical yang memotong garis liquidus dan garis liquidus (lihat
gambar 4.6).
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 126
Apabila temperatur dari larutan cair turun ke posisi t1 proses
pemadatan dimulai dimana partikel pertama terbentuk dari larutan
padat yang terdiri dari 93% logam B dimana diperlihatkan oleh
perpotongan garis horizontal t1 dengan garis solidus.
Apabila temperatur dari paduan turun ke posisi t2 logam cair B
jumlahnya menjadi 48 % pada keadaan ini larutan padat terdiri dari
93% logam B dimana diperlihatkan oleh perpotongan garis
horizontal t2 dengan garis solidus.
Prosentase larutan cair dan larutan padat dari logam B ini
akan menurun secara kontinyu dan apabila temperatur dari paduan
mencapai t3 larutan cair yang tertinggal dari logam B adalah 18%
dan larutan padat menjadi 65 %.
Temperatur t4 dimana proses pemadatan akan tercapai
penuh dengan sisa larutan cair dari logam B sebesar 15 % pada
penyelesaian proses pemadatan ini larutan padat dari logam B
adalah 60 %.
Gambar 4.6 Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam
larut secara penuh disetiap proporsi dalam
keadaan padat
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 127
Diagram keseimbangan
Perubahan komposisi larutan padat secara berangsurangsur
ini akan terindikasi pada diagram keseimbangan jika proses
pendinginan yang diberikan cukup lambat dan menyebar, dimana
apabila proses pendinginan yang terlalu cepat akan mengakibatkan
penumpukan butiran-butiran padat pada logam B, akibatnya bagian
luar dari butiran logam B akan lemah (lembek) dimana struktur
menjadi tidak seragam dan keadaan ini yang disebut coring. Untuk
keseragaman pada struktur A dapat diperoleh melalui pemanasan
ulang dengan temperatur di bawah garis solidus.
F. Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam yang tidak larut
secara penuh ke dalam larutan padat
Keadaan dimana dua jenis logam yang tidak larut secara penuh
ke dalam larutan padat selama proses pendinginan, dalam hal ini
terjadi tiga phase perubahan pada logam A dan Logam B, Diagram
keseimbangan menunjukkan sebuah komposisi yang disebut
eutectic, suatu contoh dari paduan yang terdiri atas 60 logam A dan
40% logam B. Temperatur dimana merupakan temperatur awal
proses pemadatan sangat rendah, eutectic memadat secara
konstan pada temperatur tE membentuk struktur laminate yang
menyerupai logam murni, karena memang struktur eutectic melapisi
kedua logam murni tersebut . Keadaan ini diinterpretasikan
diagram keseimbangan yang mengingatkan kepada kita tentang
proses pemadatan pada dua jenis paduan.(lihat gambar gambar 4.7
Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam tidak larut secara
penuh disetiap proporsi dalam keadaan padat).
1. Proses pemadatan pada paduan 1
Paduan ini mengawali pemadatan pada temperatur t1 :
pemadatan yang diperoleh akan berbentuk logam murni A,
tersisa adalah logam B dengan kadar sesuai prosentasenya dan
akan meningkat selama proses pendinginan berlangsung. Hal
ini diperlihatkan pada diagram keseimbangan dengan garis
liquidus (liquidus line) seperti terlihat pada gambar 4.7.
Pada saat temperatur turun ke t2 , sisa logam cair dari logam B
sebesar 20 % dan ketika temperatur mencapai t3 sisa logam cair
B sebesar 40 %. Hal ini akan nampak jelas komposisi sisa logam
cair mendekati eutectic selama pendinginan, komposisi ini akan
terjadi tercapai capai jika temperatur turun ke tE dimana
temperatur tercapai sisa logam cair akan memadat dalam bentuk
eytectic. Dalam pemadatan ini akan diperoleh logam murni dari
logam A + eutectic (A+B).
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 128
LIQUIDUS
Gambar 4.7 Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam
tidak larut secara penuh di dalam larutan padat.
2. Proses pemadatan pada paduan 2
Paduan ini mengawali pemadatan pada temperatur t4 :
pemadatan yang diperoleh akan berbentuk logam murni B,
prosentase sisa dari logam B akan meningkat selama proses
pendinginan berlangsung. Hal ini diperlihatkan pada diagram
keseimbangan dengan garis liquidus (liquidus line). (Gambar
4.7).dimana akan terlihat peningkatannya 90% di t5 dan 75 % di t6.
Selanjutnya komposisi logam cair akan mendekati eutectic
selama proses pendinginan, dengan demikian komposisi eutectic
akan meningkat pada temperatur tE. Jia temperatur meningkat sisa
logam cair akan meningkat menjadi padat kepada bentuk eutectic.
Struktur akhir yang akan diperoleh ialah logam murni B + eutectic
(A+B).
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 129
G. Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam dengan batas
larutan di dalam larutan padat
Diagram keseimbangan ini hampir sama dengan diagram
keseimbangan yang yang telah dijelaskan pada uraian 4.6 kecuali
dalam setiap susunan dari beberapa larutan lain. Dua unsur larutan
padat justru merupakan logam murni (pure Metals). Larutan padat ini
ialah (1) Larutan B didalam A (terlihat pada diagram dengan α) dan
(2) ialah larutan padat dari A didalam B (terlihat pada diagram dengan
β) Untuk sisitem ini eutectic berisi lapisan dari dua unsur lapisan
padat (α + β), seperti terlihat pada gambar 4.8; garis ‘A-B-C’ ialah
garis liquidus dan garis ‘A-D-C’ ialah garis solidus
Beberapa unsur dari logam ‘B’ akan pecah dan masuk pada
logam ‘A’ yang membentuk larutan padat ‘α’ larutan ini akan
tergambarkan sebagai garis Solvus (Solvus line) ‘D-F’, beberapa
larutan dari logam ‘A’ akan pecah dan masuk kedalam larutan ‘B’
untuk membentuk larutan padat ‘β’, larutan ini akan terlihat pada
diagram sebagai garis Solvus (Solvus line) ‘E-G’
Gambar 4.8 Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam
dengan batas larutan di dalam larutan padat
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 130
Sistem illustrasi dari diagram keseimbangan untuk dua jenis logam
dengan 4 unsur paduan sebagaimana kita lihat pada gambar 4.8 , larutan
padat dari logam B di dalam logam A berada maximum pada titik tE
dimana larutan itu terdiri atas 20% logam B (perhatikan titik D pada
diagram), penurunan temperatur mengakibatkan penurunan kadar logam
B tersebut gingga 3 % yang masuk kedalam larutan padat secara penuh
jika temperatur mencapai temperatur ruangan terlihat pada diagram
dimana ditunjukkan dengan garis penghubung DF.
Proses yang sama juga terjadi pada larutan padat tersebut untuk
logam A yang masuk kedalam logam B (perhatikan pula titik E pada
diagram) dimana maksimum terjadi pada titik tE, sejalan dengan
penurunan temperatur kadar logam A juga akan menurun hingga 10 %
perhatikan titik E pada diagram, penurunan temperatur hingga temperatur
ruangan juga akan menurunkan kadar logam A pada larutan padat
hingga 2%, terlihat pada diagram melalui garis penghubung EG.
1. Pendinginan pada paduan 1
Awal pemadatan dari bahan paduan 1 terjadi pada temperatur
dititik t1, dan secara berangsur-angsur hingga berakhir dititik t2
dimana terbentuknya larutan padat secara penuh kedalam larutan
padat α dan tidak terjadi perkembangan hingga temperatur t4 namun
ketika larutan logam B masuk ke dalam larutan logam A yang
merupakan awal pemadatan, kelebihan unsur logam B mengendap
dari larutan padat α untuk membentuk larutan padat β bersama
dengan sebagian logam A. Pengendapan ini akan berlangsung
hingga temperatur turun hingga temperatur ruangan. Struktur akhir
yang diperoleh dari proses ini ialah α + (α + β).
2. Pendinginan pada paduan 2
Bahan paduan ini akan mulai memadat pada tempertur dititik t2
yang akan menghasilkan larutan padat α .Selama pemadatan sisa
paduan cair akan meningkat dan sisa paduan cair eutectic terbentuk
jika temperatur turun hingga tE , sisa cairan ini akan memadat dan
membentuk eutectic (α + β), sehingga struktur akhir akan diperoleh α
+(α + β).
3. Pendinginan pada paduan 3
Proses pemadatan untuk larutan ini dimulai pada penurunan
temperatur pada titik t6, dalam keadaan ini akan dihasilkan larutan
padat β, larutan padat ini mengandung prosentase kadar logam B
yang cukup besar serta akan tersisa secara meningkat sesuai
dengan penurunan temperatur (lihat garis liquidus pada diagram
keseimbangan gambar 32) dan penurunan temperatur hingga titi tE
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 131
kelebihan paduan cair ini akan membentuk komposisi eutectic dan
eutectic padat. Dari proses ini akan diperoleh struktur β+(α +
β).
4. Pendinginan pada paduan 3
Awal proses pemadatan ini terjadi dimana temperatur
mencapai titik t5 dan berlangsung secara berangsur-angsur serta
terus menerus hingga temperatur turun ke t6 namun tidak terjadi
perubahan hingga temperatur turun ke t7. Ketika larutan logam A
masuk kedalam larutan logam B , penurunan dimulai. Kelebihan
unsur logam A akan mengendap dari larutan padat β dan
membentuk larutan padat α bersama dengan beberapa unsur
logam B. Ini merupakan temperatur akhir dimana terbentuknya
struktur β+(α + β). Jika kadar bahan paduan lebih kecil dari 3 %
logam B atau lebih kecil dari 3% logam A, endapan tidak memiliki
tempat sehingga hasil akhir dari struktur bahan
H. Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam dengan bentuk
campuran antar logam (Intermetalic compound)
Gambar 4.9 ini merupakan suatu contoh dari diagram
kesimbangan untuk paduan dua jenis logam yang menghasilkan
bentuk campuran antar logam tersebut atau yang disebut sebagai
intermetalic compound.
Bentuk diagram yang rumit secara sederhana kita perhatikan
dua diagram keseimbangan berikut, dimana gambar 4.10 merupakan
diagram logam A dengan campuran antar logamnya (intermetalic
compound) X, dan Gambar 4.11 adalah diagram keseimbangan dari
logam B dengan campuran antar logamnya juga X.
Masing-masing sistem paduan ini mendapatkan eutectic, namun
sebagaimana kita lihat bahwa eutectic tidak padat pada temperatur
yang sama.
Beberapa jenis logam terbentuk dari paduan antar logam
(intermetalic compound) sedangkan paduan antar logam yang lainnya
terdiri atas komposisi yang berbeda, dimana sistem yang memiliki tiga
komposisi eutectic. Jika demikian ilustrasi diagram keseimbangannya
menjadi sangat kompleks, namun dalam menginterpretasi prilaku
pencampuran logam dengan logam paduan ini dapat dipecah menjadi
diagram yang lebih sederhana.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 132
Gambar 4.9 Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam dengan
bentuk campuran antar logam (Intermetalic compound)
Gambar 4.10 Diagram
keseimbangan logam A
Gambar 4.11 Diagram
keseimbangan logam B
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 133
1. Reaksi Peritectic
Reaksi Peritectic akan mengambil tempat dalam sistem
paduan ketika larutan dalam keadaan padat dengan menyisakan
cairan yang bereaksi untuk membentuk phase yang lain (lihat gambar
4.12 ).
Garis ‘A’ – ‘B’ – ‘C’ ialah garis liquidus
Garis ‘A’ – ‘D’ – ‘F’ ialah garis Solidus
Reaksi peritectic mengambil tempat pada temperatur tp dimana
komposisi paduan berada diatara titik ‘D’ dan ‘B’.
2. Pemadatan paduan 1
Phase α dihasilkan dari unsur paduan selama proses
pendinginan, dimana komposisi dari phase ini mendekati titik ‘D’ , pada
saat komposisi dari sisa cairan mendekati ‘B’ komposisi ini meningkat
dimana temperatur paduan menurun ke titik tp dan pada saat ini reaksi
Peritectic mengambil tempat dan menghasilkan phase β. Banyaknya
susunan ‘B’ terdapat didalam paduan ini tidakmencukupi semua phase
β dan juga telah terjadi pemadatan pada kedua phase α danβ.
3. Pemadatan paduan 2
Ketika temperatur paduan ini turun ketitik tp reaksi peritectic
mengambil tempat untuk menghasilkan phase β, disebabkan oleh
tingginya jumlah susunan ‘B’ tidak semua cairan akan terpakai. Proses
pemadatan akan terjadi secara menyeluruh ketika temperatur paduan
berlanjut turun dan padat kecuali phase β.
4. Pemadatan paduan 3
Reaksi Peritectic akan mengambil tempat selama pendinginan
dalam paduan copper-zinc, cooper-tin dan copper-alumunium alloys.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 134
Gambar 4.12 Diagram keseimbangan dimana reaksi
peritectic mengambil tempat
Rangkuman
Baja terdiri atas 2 unsur bahan, yakni ferrite dan karbon, ferrite
tidak dapat digunakan dan tidak tersedia dalam keadaan murni, kendati.
Pada larutan padat dari unsur ferite mengandung 0,006% karbon pada
temperatur ruangan dan akan meningkat hingga 0,03 % jika dipanaskan
hingga 7250C.
Kelemahan logam ferro antara lain ialah sangat mudah teroxidasi
sehingga bersifat corrosive.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 135
Pembentukan sistem paduan merupakan metoda dalam
perbaikan sifat logam sehingga berbeda dengan sifat asalnya termasuk
pada baja.
Proses pencampurannya dilakukan dalam keadaan terurai (cair),
sehingga menghasilkan larutan unsur paduan yang homogen. sifat freecutting
dari bahan paduan yang dihasilkan diperoleh dengan
penambahan lead dan brass ke dalam baja paduan.
Hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan unsur sebagai bahan
paduan antara lain : Pengaruh unsur paduan dan prilakunya selama
pemadatan serta perubahan struktur selama pendinginan hingga
temperatur ruangan dan struktur yang dihasilkannya.
Perubahan Struktur pada bahan paduan terdiri dari phase tunggal,
serta phase campuran, dimana phase adalah bagian dari perubahan
sistem kimia untuk menghasilkan paduan dengan karakter khusus
bergantung pada komposisi dan temperatur pendinginannya. Phase
berada selama pendinginan dan pada temperatur ruangan serta
tergantung pula pada perilaku susunan unsur-unsur lainnya. Perilakunya
struktur logam paduan pada temperatur ruangan dapat diklasifikasikan ke
dalam : larutan padat penuh, bukan larutan padat, larutan padat terbatas
dan membentuk formasi antar campuran bahan logam. Paduan dapat
dikelompokan berdasarkan prilakunya terhadap paduan lain.
Soal-soal :
1. Jelaskan apakah yang anda ketahui tentang baja ?
2. Apakah tujuan pembentukan logam paduan ?
3. Jelaskan, bagaimanakah cara pembentukan logam paduan ?
4. Faktor apakah yang perlu diperhatikan dalam menentukan jenis
bahan untuk pembentukan logam paduan ?
5. Faktor apakah yang menentukan phase pada perubahan struktur
logam ?
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 136
BAB V
PEMILIHAN LOGAM SEBAGAI
BAHAN BAKU
A. Pembentukan logam menjadi bahan baku
Logam Ferro ialah logam yang komposisinya terdiri dari logam
besi (Fe) sebagai unsur utamanya dan merupakan salah satu
jenis bahan teknik yang paling banyak digunakan karena mudah
dibentuk serta mudah diperbaiki sifat mekaniknya sesuai dengan
kebutuhan kita.
Sifat mekanik yang meliputi kekuatan (tegangan) seperti;
tegangan tarik, tegangan tekan, tegangan geser, tegangan puntir,
tegangan lengkung serta berbagai sifat lainnya misalnya
ketahanan terhadap korosi, ketahanan terhadap pengaruh kimia,
ketahanan gesek, ketahanan terhadap perubahan temperatur,
ketahanan terhadap teperatur tinggi dan lain-lain yang
dipersyaratkan berdasarkan analisis terhadap kemungkinan yang
terjadi dimana produk ini ditempatkan atau digunakan. Analisis ini
dilakukan dalam proses perencanaan benda kerja untuk
menentukan jenis logam apakah yang akan digunakan,
bagaimanakah cara dan dengan metoda apakah proses
pembentukannya termasuk kemungkinan metoda apa yang dapat
dilakukan jika diperlukan perbaikan terhadap sifat mekaniknya.
Hampir semua pertanyaan ini dapat dijawab oleh logam Ferro
kendati kadang-kadang diperlukan pencampuran dengan logam
lain yang digunakan sebagai unsur paduan, bahkan dengan unsur
non logam sekalipun.
Produksi bahan-bahan logam pada saat ini telah
menghasilkan berbagai jenis logam dari logam ferro dan logam
Non ferro, Logam ferro dengan berbagai jenis baja dari baja
Karbon hingga baja paduan dengan berbagai bentuk profil serta
berbagai sifat dan karakteristiknya, demikian pula dengan logam
non ferro tersedia pada berbagai bentuk profill dalam keadaan
murni maupun paduan dan dapat dipilih sesuai dengan kebutuhan
kita.
Jika kita tinjau kembali bagan struktur atau ikhtisar kelompok
logam sebagai bahan teknik akan nampak jelas bahwa berbagai
kemungkinan dan merupakan peluang yang besar untuk
menggunakan berbagai metoda dalam pembentukan benda kerja
dari bahan-bahan logam. Hal ini pula yang menjadi alasan, seperti
juga pembahasan dalam buku ini, dimana sangat memiliki
kecenderungan untuk menguraikan lebih banyak tentang logam
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 137
Ferro dibanding logam non-Ferro, disamping itu karena logam
non-Ferro lebih banyak terdapat dalam keadaan murni.
Bahan-bahan logam ferro yang diproduksi oleh fabrikan
seperti Krakatau-steel, Tira-Austenit, Bohlindo dan lain-lain
menghasilkan besi tempa (wrought-Iron) dari jenis baja karbon
serta baja paduan dan baja perkakas (tool Steel) dengan berbagai
tingkatan kualitas, walau pun baja-baja ini digunakan secara luas
pada berbagai industri manufaktur namun pembentukannya
terbatas pada proses pembentukan dengan mesin atau sebagai
baja konstruksi yang difabrikasi melalui pekerjaan las.
Sedangkan baja yang digunakan sebagai baja mesin biasanya
diperoleh dari paduan berbagai unsur logam, bahkan non-logam
termasuk logam ferro sebagai unsur utamanya dan dibentuk
melalui proses penuangan atau pengecoran (lihat bab IV) kendati
beberapa produk diperlukan pekerjaan pemesinan (machining).
Tentu saja berbagai metoda pembentukan serta berbagai jenis
logam ini baik untuk digunakan tergantung ketepatan pemilihan
serta kesesuaian dalam pemakaiannya. Untuk kelompok bahan
Teknik dari jenis logam dapat dilihat pada gambar 29 tentang
bagan/ikhtisar bahan teknik dari jenis bahan logam berikut.
B. Pengelompokan dan standarisasi baja
Pemakaian baja sebagai satu-satunya bahan Teknik baik
secara teknis maupun secara ekonomis semakin hari semakin
mengkat, hal ini dikarenakan baja memiliki berbagai keunggulan
dalam sifat-sifatnya sebagaimana telah kita bahas pada uraian
terdahulu, pemakaiannya sangat bervariasi dan hampir mencakup
semua aspek kebutuhan bahan teknik seperti industri pemesinan,
automotive, konstruksi bangunan gedung, industri pertanian
hingga kebutuhan rumah tangga. Hal ini memberikan peluang
bagi industri-industri pengolahan baja untuk menyediakan
berbagai jenis baja dengan berbagai kualitas dan kuantitasnya.
Standarisasi bahan teknik atau baja khususnya menjadi sangat
penting untuk memberikan kemudahan bagi konsumen secara
luas, terutama dalam memilih dan menentukan jenis baja yang
sesuai dengan kebutuhannya, biasanya pemakai bahan dari baja
sebagai bahan baku produknya akan mempertimbangkan tiga
aspek persyaratan sebagai berikut :
a) Pelayanan dan ketersediaan (Service Requirement)
b) Kemudahan dalam pengolahan (Fabrication Requirement)
c) Ekonomis (Economic Requirement).
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 138
Pelayanan dan ketersediaan (Service requirement)
Pelayanan dan ketersediaan jenis bahan yang diperlukan
menjadi syarat utama dalam mempertimbangkan pemakaian suatu jenis
bahan yang akan digunakan. Peryaratan mutu produk yang direncanakan
akan dipenuhi dan mudah untuk diperoleh karena ketersediaan cukup.
Baja sebagai bahan baku produk sebagaimana yang telah disebutkan
memiliki ketersediaan yang cukup, jika kita melihat diagram ketersediaan
unsur mineral didalam perut bumi pada gambar 2.2 halaman 3, Besi
memiliki urutan kedua setelah alumunium yakni 5 % dan paling besar
ialah alumunium 8,13 % ini merupakan salah satu bukti bahwa baja
memiliki persediaan yang cukup.
Kemudahan dalam pengolahan (Fabrication Requirement)
Diagram ketersediaan unsur mineral di dalam perut bumi pada
gambar 2.2, alumunium merupakan unsur mineral yang paling banyak
terdapat pada perut bumi yakni 8,13 %, akan tetapi penerapannya tidak
sebesar baja. Proses fabrikasi yang relatif lebih mahal pada alumunium,
sebagai contoh dalam proses penyambungan dengan pengelasan, hal ini
menjadi salah satu alasannya disamping sifat mekaniknya yang juga
relatif lebih rendah, pada alumunium non-paduan tegangannya hanya
mencapai 60 N/mm2 (lihat logam non-ferro) sedangkan baja non paduan
adalah sebesar 1000 N/mm2, kendati banyak keunggulan alumunium
yang tidak dimiliki oleh baja.
Ekonomis (Economic Requirement)
Sifat mekanik yang rendah dari alumunium, menjadikan
alumunium tidak digunakan dalam keadaan murni, oleh karena itu sifat
yang baik dari alumunium, seperti ketahanan terhadap korosi
atmospheric serta dapat bersenyawa dengan unsur lain menghasilkan
alumunium paduan (alumunium alloy) sebagai bahan teknik yang
bermutu tinggi, namun demikian tentu saja menjadi sangat mahal. Hal ini
merupakan salah satu contoh pertimbangan ekonomis dalam pemilihan
bahan teknik, sehingga pemilihan alumunium tidak menguntungkan
secara ekonomi.
Berdasar kepada pertimbangan-pertimbangan tersebut, salah satu
industri baja terkemuka di Jerman ” BÖHLER” mengelompokan baja
sesuai dengan fungsi pemakaiannya serta kelas (grade) dari baja
tersebut menurut standar industri Internasional, antara lain sebagaimana
terlihat pada table berikut.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 139
Tabel 5.1 Spesifikasi Baja ” BÖHLER”
COLD WORK TOOL STEEL
Serie
Komposisi (%)
C Mn Cr V W M Standars
o
Si
K 460
(Amutit S) 0,95 1,1 0,5
0,
1
0,
5
Matl.no 1.2510
DIN 100 Mn Cr
W4
JIS SKS 21
ASSAB DF-2
K 305
(Special
K5)
1,0 5,0 1,0
0,
2
- 1,
0 -
Matl.no 1.2363
DIN X100 Cr
MoV51
JIS SKD 12
ASSAB XW-10
K 100
(Special K) 2,0 - 12 - - - -
Matl.no 1.2080
DIN X210 Cr
MoV51
JIS SKD 1
ASSAB XW-5
K 105
(Special
KNL)
1,65 - 11,5
0,
1
0,
5
0,
6 -
Matl.no 1.2601
DIN X165 Cr
MoV12
JIS SKD 11
ASSAB XW-41
K 107
(Special
KR)
2,1 - 11,5
0,
1
0,
7 - -
Matl.no 1.2436
DIN X210 Cr
W21
JIS D 6
SIS 2312
Hot work tool steel
Serie
Komposisi (%)
C Mn Cr V W M Standars
o
Si
W302
(US Ultra
2)
0,39 - 5,2 1,0 - 1,
3 -
Matl.no 1.2344
DIN X40 Cr
MoV51
BS BH 13
JIS SKD 61
ASSAB 8407
W302
Isoblock
2000
TOP Quality
W335
Isoblock
2000
TOP Quality
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 140
SHOCK RESISTING STEEL
Serie Komposisi (%) C Mn Cr V W Mo Si Standars
K 450
(My Extra) 0,48 0,3 1,0 0,2 2,
0 0,3 0,9
Matl.no 1.2542
DIN 45WcrV7
AISI SI
BS BSI
ASSAB M4
MACHINERY STEEL
Serie C Mn KCorm posiVs i (%W) Mo Ni Standars
V 320
(VCL-140) 0,42 - 1,0 - - 0,2
Matl.no 1.7225
DIN 42Cr Mo4
AISI 4142
ASSAB 709
V 155
(VCN-50)
0,34 - 1,5 - - ,2 1,5 Matl.no 1.6582
DIN 34CrNi
Mo6
JIS SNCM 1
ASSAB 705
PLASTIC MOULDING STEEL
Serie C Mn KCorm posSisii (%W) Mo Ni Standars
N 335
(Antinit
KW35M)
0,8 0,7 16,5 - 10 0,8
No.1.2316
No.1.4122
DIN
X36CrMn017
Higher than
ASSAB Stavax
M 210
(K 456)
0,35 0,8 1,6 0,4 - 0,4 -
Matl.no 1.2312
DIN 40 Cr
MnMo5
ASSAB 718
KARBON TOOL STEEL
Serie C Mn KCorm posSisii (%W) Mo Ni Standars
K 945
(Ems 45) 0,4 0,7 - 0,3 - - -
Matl.no 1.1730
DIN C4 W3
CK45
AFNOR Y345
JIS S45C
ASSAB 760
K 945
(Extra
Tought and
hard)
1,05 - - - - - - Matl.no 1.1545
DIN C 105 W 1
JIS SK 3
ASSAB K 100
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 141
Gambar 5.1 Bagan/Ikhtisar bahan teknik dari unsur logam
Memperhatikan kembali bagan/ikhtisar bahan logam seperti yang
diperlihatkan pada gambar 5.1 bahan logam dari jenis logam ferro yang
telah diproses menjadi bahan teknik dibedakan menjadi 2 macam dimana
adalah besi tempa (wrought iron) dan besi tuang (cast iron),
bagaimanakah proses lanjutan dalam pengolahan bahan logam menjadi
bahan baku, dapat kita lihat terlebih dahulu skema pembentukan logam
pada gambar 5.2 berikut.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 142
COINING
EMBOSSING
STRETCH FORMING
PRESSING
SPINNING
DEEP DRAWING
IMPACT EXTRUSION
DRAWING
COLD ROLLING
PEMBENTUKAN LOGAM MENJADI BAHAN BAKU
METALLURGY SERBUK
POWDER
METALLURGY
PEMBENTUKAN
WORKING
FORGING
PENGERJAAN DINGIN
COLD WORKING
HOT ROLLING
EXTRUSION
DROP FORGING
MACINE FORGING
HAND FORGING
PENGERJAAN PANAS
HOT WORKING
PENGECORAN
CASTING
SHELL MOULDING
CENTRIFUGAL CASTING
DIE CASTING
SAND CASTING
CONTINUOUS CASTING
INVESTMENT CASTING
Gambar 5.2 Pembentukan logam menjadi
bahan baku produk
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana Page 143
Rangkuman
Logam Ferro ialah logam yang komposisinya terdiri dari
logam besi (Fe) sebagai unsur utamanya. Analisis Sifat mekanik
dilakukan dalam proses perencanaan benda kerja untuk menentukan
jenis logam apakah yang akan digunakan, bagaimanakah cara dan
dengan metoda apakah proses pembentukannya termasuk kemungkinan
metoda apa yang dapat dilakukan jika diperlukan perbaikan terhadap sifat
mekaniknya.
Standarisasi bahan teknik atau baja khususnya menjadi sangat
penting untuk memberikan kemudahan bagi konsumen secara luas,
terutama dalam memilih dan menentukan jenis baja yang sesuai dengan
kebutuhannya, biasanya pemakai bahan dari baja sebagai bahan baku
produknya akan mempertimbangkan tiga aspek persyaratan sebagai
berikut : Pelayanan dan ketersediaan (Service Requirement)Kemudahan
dalam pengolahan (Fabrication Requirement) danEkonomis (Economic
Requirement).
Soal-soal :
1. Sebutkan 2 jenis logam yang memenuhi syarat sebagai bahan
teknik ?
2. Apakah perbedaan antara baja karbon dan baja paduan ?
3. Faktor apakah yang dipertimbangkan dalam pemilihan bahan
sebagai bahan baku produk ?
4. Apakah perlunya standari baja atau bahan teknik pada umumnya.
5. Faktor apakah dari karakteristik bahan yang terdapat dalam
standarisasi bahan logam ?
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana A1
DAFTAR PUSTAKA
As`ad Sungguh, (1983), Kamus Istilah Teknik, Kurnia Esa, Jakarta.
B.J.M Beumer, (1987).Pengetahuan Bahan Jilid III, Bhratara Karya Aksara, Jakarta.
B. Zakharov, (1962), Heat treatment of metals, Peace Publishers, Moscow,.
B.s. Anwir, S. Basir Latif, W. Kaligis, Sidi Bakaroedin, (1953), Tafsiran Kamus Teknik,
H. Stam-Kebayoran Baru, Jakarta.
Carroll Edgar, (1965), Fundamentals of Manufacturing processes and materials,
Addison-weslet publishing company, inc.London.
Daryanto, (2007), Energi, Pustaka Widyatama, Jogyakarta.
depdiknas RI dirjen pendidikan dasar menengah direktorat pendidikan menengah
kejuruan, (2002), Standar Kompetensi Nasional Bidang Industri
Logam dan Mesin, Jakarta.
Djiteng Marsudi, (2005), Pembangkitan Energi Listrik, Erlangga, Jakarta.
J.G.C. Hofsteede ir., P.j. Kramer ir. dan S. Zeiruddin,(1977). Ilmu Mekanika Teknik D,
Pradnya Paramita, Jakarta.
Ron Culley (1988), FITTING AND MACHINING,TAFE PUBICATION UNIT RMIT Ltd. 37
Langridge Street, Colingwood, Victoria 3066
Tata Surdia ir.,(1980), Teknik Pengecoran Logam, Pradnya paramita, Jakarta.
Jhon M. Echols dan Hassan Shadily, (1986), Kamus Indonesia-Inggris, PT Gramedia,
Jakarta.
------------------------- Spesifikasi Geometris Metrologi Industri & Kontrol Kualitas,
Lab. Metrologi Industri-Jurusan Mesin-FTI-ITB.
MHA Kempster, (1975), Materials for engineers, ,hodder and Stoughton, London,.
W.A.J. Chapman, (1972), Workshop Technology part 2, Edward Arnold (publisher)
Limited, London.
--------------------------, Bohler Steel Manual, PT Bohlindo Baja, Jakarta,
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana B1
DAFTAR ISTILAH (GLOSARI)
Adhesive
Adhesive ialah sifat melekat /menempel/ menyatu dari suatu bahan terhadap bahan lain.
Amunisi
Aminisi ialah perbekalan militer untuk tujuan perang biasanya amunisi ini berupa peluru
dan senjata
Allowance
Allowance ialah kelonggaran, Allowance yang digunakan dalam Machine- Allowance
dari benda tuangan ini maksudnya adalah kelebihan ukuran dari ukuran nominal yang
diberikan bila benda tersebut diselesaikan dengan pekerjaan mesin.
Arc
Arc ialah busur, arc yang dimaksud dalam istilah “arc-welding” adalah las busur atau las
listrik dengan menggunakan electrode las , “arc electric furnace” artinya dapur busur
nyala api.
Atmospheric
Atmospheric artinya angkasa yang dimaksud dengan Atmospheric pada beberapa
paragraph seperti “Atmospheric-corrossion” atau korosi Atmospheric ialah proses
persenyawaan beberapa unsur logam dengan berbagai unsur yang terdapat pada udara
sehingga membentuk senyawa baru dengan sifat yang lebih buruk dari sifat logam itu
sendiri seperti karat.
Brazing spelter
Brazing spelter ialah bahan yang digunakan sebagai bahan pengisi dalam
penyambungan dengan sistem patreri keras dengan menggunakan bahan seng.
Bijih
Bijih ialah bahan tambang yang terdiri atas berbagai unsur yang dapat diproses lanjut
untuk memperoleh suatu unsur yang diinginkan, misalnya bijih besi ialah bahan mineral
yang mengandung unsur besi lebih besar dari unsur-unsur lainnya.
Commutator
Commutator ialah pengatur/pengubah arah pada arus listrik
Chips
Chips atau beram atau tatal yang dihasilkan dari proses penyayatan dari bahan logam
dalam pekerjaan mesin
Catridge
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana B2
Catride ialah patron yang digunakan sebagai alat pengaman misalnya Sand Catridge
ialah alat pemadam kebakaran dengan pasir.
Casting
Casting ialah proses pembuatan benda-benda kerja yang dibentuk dengan cara
menuangkan bahan (logam) yang telah dicairkan kedalam cetakan, tetapi Casting ini
juga sering digunakan sebagai sebutan terhadap benda yang dihasilkan dari proses
penuangan.
Casting-Bronzes
Casting-Bronzes ialah benda tuangan dimana bahan yang digunakannya adalah
perunggu (Bronzes) dengan sifat dan komposisi tertentu sehingga Bronzes ini memiliki
sifat mampu tuang.
Chemical finishing
Chemical finishing yang dimaksud ialah proses pembentukan benda kerja dengan hasil
akhir dari permukaan benda kerja tersebut diberi perlakuan secara kimiawi seperti
pelapisan dengan media larutan bahan kimia.
Condenser
Condenser ialah alat penerima dan menyimpan biasanya pada peralatan listrik tetapi
dapat juga untuk bahan-bahan lain.
Container
Container ialah wadah atau tempat yang digunakan untuk bahan biasanya berupa kotak
atau kaleng kemasan, toples dan lain-lain seperti buah, susu ikan dan lain-lain.
Convertor
Convertor ialah alat pengubah misanya sistem kerja yang dilakukan dalam proses
pembuatan baja melalui dapur convertor atau “Convertor Furnace”
Crude-oil
Crude-oil ialah minyak yang dihasilkan dari proses pengolahan awal yang dapat dioleh
dengan menambah atau mengurangi berbagai unsur sehingga dihasilkan minyak yang
memenuhi syarat kebutuhan Crude-oil disebut sebagai minyak mentah.
Destilasi
Destilasi ialah proses penguapan yaitu proses perubahan/pe-misahan/pemurnian dari
suatu benda kedalam bentuk lain melalui pemanasan sehingga mengalami penguapan,
uap ini akan dikembalikan kedalam bentuk padat dengan jenis tertentu secara murni.
Distorsi
Distorsi ialah perubahan bentuk yang disebabkan oleh adanya tegangan dalam yang
kuat pada kondisi yang tidak seragam sehingga biasanya distorsi ditandai dengan
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana B3
adanya keretakan (crack) dibagian tertentu. Distorsi biasanya terjadi dalam perlakuan
panas atau terjadi pemanasan yang tidak merata seperti pekerjaan las.
Dominant
Dominant ialah yang paling utama, paling menonjol atau paling banyak, misalnya bijih
besi artinya pada unsur mineral ini unsur yang dominan ialah unsur besi.
Elektrolisa
Elektrolisa ialah proses penguraian dengan cara arus listrik.
Electroplating
Electroplating ialah pelapisan dengan menggunakan sistem penguraian dengan tenaga
listrik melalui larutan bahan kimia yang dapat berreaksi dengan bahan yang diuraikan
dan sebagai media untuk mengalirkannya pada benda yang dilapisi menurut arah
gerakan arus listrik.
Electrical contact
Electrical Contact ialah sambungan listrik
Eksplorasi
Eksplorasi ialah proses penelitian, pemeriksaan, penggalian,yang dimaksud disini ialah
yang dilakukan pada bahan-bahan tambang atau bahan mineral.
Extraction
Extraction mencabut, atau mengambil dengan suatu gaya atau metoda misalnya proses
destilasi.
Filament
Filament ialah kawat yang digunakan sebagai alat pijar yang dibuat dari jenis bahan
tertentu yang dapat menahan aliran arus listrik dengan membentuk pijar dalam waktu
yang lama serta akan kembali kepada sifat asalnya jika arus listrik diputus.
Grafity
Grafity ialah grafitasi artinya gaya tarik bumi, Grafity die Casting ialah proses
pembentukan benda kerja dengan menuangkan logam cair kedalam cetakan, logam cair
tadi akan turun dan mengalir kedalam rongga cetakan dengan gaya grafitasi.
Gasket.
Gasket ialah paking atau bahan yang digunakan sebagai perantara dari gabungan suatu
benda dengan benda lain dalam perakitan, gasket digunakan sebagai perapat untuk
menghindari kebocoran atau getaran.
Garis solidus ialah garis yang terdapat dalam diagram keseimbangan campuran logam
atau proses perlakuan panas yang menunjukkan batas padat dan cair dari logam yang
disebabkan oleh pemanasan.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana B4
Hacksaw Blades
Hacksaw Blades ialah daun gergaji
Hydrothermal
Hydrothermal ialah panas yang terjadi pada air atau zat cair.
Instrument
Instrument ialah pesawat kerja atau peralatan perlengkapan kerja atau perkakas.
Isolator
Material yang digunakan sebagai pemisah atau penyekat
Kawat Thermocouple.
Logam dengan bentuk kawat yang bereaksi karena pengaruh panas
Komersial
Bersifat dagang atau ekonomi “secara komersial” artinya diperdagangkan.
Konsentrat
Konsentrat yang dimaksudkan adalah kepekatan larutan dari beberapa jenis bahan atau
unsur bahan.
Konduktifitas
Konduktif ialah memiliki sifat menghantar, merambatkan. Konduktifitas ialah
kemampuan atau daya hantar biasanya panas (thermal) atau arus listrik (electrical).
Korosi
Korosi ialah pengikisan/degradasi pada permukaan logam yang disebabkan oleh reaksi
kimia dari unsur yang dibawa oleh udara, air, air laut dan lain-lain atau pengaruh
lingkungan pada umumnya.
Liquidus
Liquidus ialah keadaan cair dari logam yang disebabkan oleh pemanasan.
Marine Condenser tubes
Marine Condenser tubes ialah tabung yang biasa digunakan dalam penyelaman dasar
laut
Magnetic sparation
Magnetic Sparation ialah pemisahan bahan logam magnetic dari beberapa beberapa
jenis bahan non-magnetik. Dengan energi magnetic ini logam magnetic akan diikat dan
dipisahkan dari unsur logam lainnya yang non-magnetic. Logam Magnetic ini pada
umumnya adalah logam besi.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana B5
Mereduksi
Mereduksi ialah meredam, mengurangi atau menurunkan kadar atau derajatnya.
Natural Ageing
Natural Ageing dapat diartikan sebagai mendiamkan, membiarkan pada kondisi tertentu
atau mengeram atau menyimpan.
Oxidasi
Oxidasi ialah proses persenyawaan antara suatu zat dengan oxygen atau zan asam
yang berlangsung sangat lama.
Phase
Phase ialah tingkatan atau tahap atau fasa
Pipa Bourdon
Pipa Bourdon ialah pipa dengan bentuk penampang elips dari bahan tembaga yang tipis
yang digunakan sebagai pengukur tekanan dimana perubahan tekanan dapat
mengakibatkan pemuaian, gerakan pemuaian ini akan diteruskan melalui sebuah
mekanisme untuk menggerakan jarum penunjuk skala ukur.
Petroleum
Petroleum minyak yang dihasilkan dari bahan mineral atau bahan tambang seperti
minyak tanah (kerosene).
Permanent
Permanent ialah keadaan tetap yang tidak dapat diubah
Perakitan
Perakitan ialah penggabungan beberapa komponen menjadi sebuah atau satu unit
mesin atau pesawat kerja.
Priming Cap
Priming Cap ialah lapisan pada bagian atas atau penutup atau topi.
Quenching
Quenching ialah proses pendinginan dengan sangat cepat dan tiba-tiba, biasanya
dilakukan dalam proses pengerasan baja untuk merubah struktur baja dari Austenite
menjadi Martensite. Untuk media pendingin ini biasanya digunakan air.
Radiator
Radiator ialah alat pengatur pancaran yang digunakan dalam pesawat pendingin atau
pemanas.
Rare earth-metal
Rare earth-metal ialah unsur logam yang sangat langka diperoleh didalam bumi
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana B6
Refrigerator
Refrigerator ialah pesawat pendingin
Rekristalisasi
Rekristalisasi ialah perubahan bentuk dari larutan kedalam bentuk butiran (kristal atau
hablur) untuk pemadatan dan masih dibatasi oleh susunan atom tertentu.
Rolling
Rolling ialah pembentukan produk bahan logam ke dalam bentuk tertentu oleh gerakan
roll untuk menekan atau mengepres dengan pola tertentu. Bahan yang dibentuk ini
dapat dilakukan pada bahan dalam keadaan panas atau dingin.
Forging
Forging ialah pembentukan produk bahan logam kadalam bentuk tertentu oleh gerakan
Tempa untuk menekan atau mengepres pada kecepatan tinggi (memukul) dengan pola
tertentu. Bahan yang dibentuk ini dapat dilakukan pada bahan dalam keadaan panas
atau dingin.
Solid solution
Solid solution ialah “larutan padat” yakni unsur-unsur yang terdapat didalam logam
berada dalam kedaan bebas dengan hanya sedikit ikatan atom, namun bahan tersebut
masih dalam bentuk semula, pada baja keadaan ini berada diatas temperatur 7230C
tergantung dari jenis bajanya.
Season crack
Season Crack ialah suatu keadaan yang kritis dimana memungkinkan bahan (Cast)
akan mengalami atau biasanya terjadi keretakan.
shell case
Shell case ialah tempat yang berbentuk tabung atau bejana.
Signifikan
Signifikan ialah sangat berarti atau berpengaruh besar.
Switches.
Switches ialah tombol-tombol atau stop kontak atau saklar.
Silver solders
Silver solders ialah metode dalam penyambungan pateri dengan menggunakan silver
(perak)
Sintering
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana B7
Sintering ialah pembentukan benda kerja dengan cara mencetak bubukan berbagai
material dengan komposisi tertentu (Powder-Metallurgy)
Slag
Slag atau terak ialah bagian material yang dihasilkan dari proses peleburan, karena
berbeda sifat maka Slag akan mengendap atau terpisah dari unsur lainnya.
Tar
Tar ialah jelaga yang dihasilkan dari proses pengasapan dimana terdapat berbagai
unsur yang tidak terbakar dan terbawa oleh asap.
Turning
Turning ialah proses pekerjaan dengan menggunakan mesin bubut.
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana B8
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana C1
DAFTAR GAMBAR
1.1 Polythene yakni polymer yang terdiri atas 1200 atom
karbon pada setiap 2 atom hidrogen ................................
2
1.2 Panjang rantai ikatan polimerisasi bahan plastik ............ 3
1.3 Bentuk Ikatan kuat rantai Atom-atom ............................... 3
1.4 Poly (Vinyl cloride acetate) …………………………………. 4
1.5 Ikhtisar bahan-bahan teknik ............................................. 10
1.6 Diagram titik cair dari beberapa jenis logam .................... 25
1.7 Bagian dari diagram keseimbangan paduan tembaga
chrom (Chromium-copper) ................................................
30
1.8 Diagram keseimbangan dari paduan tembaga-beryllium
(Copper-beryllium) ............................................................
31
1.9 Bagian dari diagram keseimbangan dan microstruktur
dari paduan tembaga seng ..............................................
33
1.10 Bagian dari diagram keseimbangan paduan tembaga
timah putih (Copper-tin) dan microstrukturnya .................
38
1.11 Bagian dari diagram keseimbangan paduan tembagaaluminium
(Copper-aluminium) .........................................
41
1.12 Diagram keseimbangan dari paduan tembaga nikel
(Cooper-nickel) .................................................................
43
1.13 Proses pembuatan aluminium ……………………………... 46
1.14 Diagram keseimbangan dari paduan aluminiummagnesium
.......................................................................
48
1.15 Bagian dari diagram keseimbangan paduan aluminiumsilikon
................................................................................
50
1.16 Bagian dari diagram keseimbangan paduan aluminium –
copper ...............................................................................
52
1.17 Diagram paduan nikel …………………………………….. 62
1.18 Bagian dari diagram keseimbangan paduan sengaluminium
.........................................................................
63
1.19 Bagian dari diagram keseimbangan paduan magnesiumaluminium
..........................................................................
67
2.1 Proses pengolahan bijih besi (Iron Ores) pada dapur
tinggi (Blast Furnace) ……………………………………...
72
2.2 Diagram kandungan unsur logam di dalam perut bumi(%) 74
2.3 Diagram pengaruh kandungan karbon terhadap
pembentukan besi .............................................................
78
2.4 Diagram aliran pembentukan logam sebagai bahan baku
produk ...............................................................................
82
2.5 Persyaratan sifat mekanik dari baja karbon sesuai
dengan fungsinya ..............................................................
83
2.6 Converter bessemer ......................................................... 87
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana C2
2.7 Proses oxigen pada dapur basa untuk pemurnian besi
kasar (pig Iron) ..................................................................
88
2.8 LD top blown converter ……..………………………………. 89
2.9 Rotor mixed blown converter ………………………………. 90
2.10 Kaldo top blown converter ………………………………..... 91
3.1 Diagram alur pembuatan besi tuang (cast Iron)………….. 95
3.2 Dapur cupola type pembakar kokas ................................. 97
3.3 Dapur udara atau dapur api (reverberatory furnace) ........ 97
3.4 Dapur putar (rotary furnace) …………………..…………… 98
3.5 Electric furnace indirect sistem ……………….……………. 98
3.6 Electric furnace direct system………………………………. 98
3.7 Diagram Keseimbangan besi – karbon (FeC).................... 100
3.8
Menempatkan “Chill-Iron” untuk pengendalian
keseragaman struktur besi tuang ......................................
101
3.9
Potongan atas dari “closed-die forging press” suatu
produk tuangan (cross head) yang besar ........................
102
3.10 Steel Casting bahan roda gigi ……………………………. 102
3.11 Contoh bentuk benda tuangan yang kompleks ................. 103
3.12 Penyetelan cor (inti) di dalam pit moulding ………………. 103
3.13 Penuangan pada pengecoran ukuran besar...................... 103
3.14 Ikhtisar besi tuang ............................................................. 104
3.15 Penuangan bahan cor seberat 100 ton dari dapur listrik .. 105
3.16 Penuangan bahan cor seberat 190 ton ……………..……. 105
3.17 Grey cast iron : flakes graphite pada struktur pearlite …... 108
3.18 White cast iron cementite dan pearlite …….……………... 108
3.19 White Malleable Cast Iron Ferrite (putih) dan Pearlite …. 109
3.20 Black heart malleable cast iron : ferrite (putih) ….……….. 109
3.21 Black heart malleable cast iron ferrite (hitam) ….……….. 110
4.1
Diagram perbandingan antara temperatur dengan waktu
pendinginan dalam proses pemadatan .............................
121
4.2
Diagram perbandingan antara Temperatur dengan waktu
pendinginan dalam proses pemadatan .............................
121
4.3
Diagram perbandingan antara Temperatur dengan waktu
pendinginan dalam proses pemadatan .............................
122
4.4
Diagram keseimbangan thermal untuk logam “A” dan
Logam “B” .........................................................................
124
4.5
Diagram keseimbangan thermal untuk Logam “A” dan
Logam “B” .........................................................................
125
4.6
Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam larut
secara penuh disetiap proporsi dalam keadaan padat …..
126
4.7
Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam tidak
larut secara penuh di dalam larutan padat ………………
128
4.8 Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam dengan
batas larutan di dalam larutan padat .................................
129
4.9 Diagram keseimbangan untuk dua jenis logam dengan
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana C3
bentuk campuran antar logam (Intermetalic compound) .. 132
4.10 Diagram keseimbangan logam A ...................................... 132
4.11 Diagram keseimbangan logam A ...................................... 132
4.12 Diagram keseimbangan dimana reaksi
peritectic mengambil tempat .............................................
134
5.1 Bagan/Ikhtisar bahan teknik dari unsur logam .................. 141
5.2 Pembentukan logam menjadi bahan baku produk ............ 142
6.1 Cetakan penuangan........................................................... 147
6.2 Penguat cetakan.............................................................. 150
6.3 Rangka cetakan kayu ……………………………………… 151
6.4 Rangka cetakan baja ……………………………………… 151
6.5 Panci tuang ....................................................................... 153
6.6 Bentuk benda kerja dan bentuk cetakan ........................... 155
6.7 Piringan rem (disk brake) .................................................. 156
6.8 Cetakan dengan penguatan untuk model seluruhnya
pada drag (cetakan bawah) .............................................. 157
6.9 Cetakan fibre untuk model inti .......................................... 159
6.10 Susunan Model dan inti (teras) untuk pengecoran
piringan rem (disk brake) .................................................. 160
6.11 Kedudukan pola Model dan inti didalam cetakan ............. 160
6.12 Drag pada kedudukan yang sebenarnya .......................... 161
6.13 Blank roda gigi lurus ......................................................... 163
6.14 Posisi cetakan dari bentuk cetakan blank roda gigi lurus . 164
6.15 Pembentukan pola (pattern) pada Mesin bubut ................ 165
6.16 Pembuatan pola Inti (pasir)................................................ 166
6.17 Model (pola) Inti (teras) dari pasir cetak hasil pencetakan 167
6.18 Pembuatan cetakan dan inti (core) ………………………... 167
6.19 Plat (papan) landasan ....................................................... 168
6.20 Kedudukan pola dan inti pada cetakan bawah (drag) di
dalam rangka cetak............................................................ 168
6.21 Pengisian pasir cetak pada cetakan bawah (drag) ........... 169
6.22 Pengisian pasir cetak tahap ke 2 pada cetakan bawah
(drag) ................................................................................ 170
6.23 Pengisian pasir cetak tahap ke 2 pada cetakan bawah
(drag) ................................................................................ 170
6.24 Pengisian pasir cetak tahap ke 2 rata pada rangka
cetakan bawah (drag) ....................................................... 171
6.25 kedudukan pola dan inti pada cetakan bawah (drag) di
dalam rangka cetak............................................................ 172
6.26 Penempatan pola dan pola inti pada cetakan atas (cope). 172
6.27 Posisi saluran-saluran pada cetakan atas dengan sistem
saluran tidak langsung ...................................................... 173
6.28 Posisi cetakan atas dan cetakan bawah serta
salurannya.........................................................................
174
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana C4
6.29 Proses penuangan ............................................................ 175
6.30 Membuat cetakan dengan menggunakan mesin cetak ... 176
6.31 Diagram hubungan antara kadar karbon dengan
temperatur awal pencairan dan ahir pencairan ................. 178
6.32 Konstruksi Dapur Kupola …………………………………… 180
6.33 Dapur Induksi Krus ........................................................... 183
6.34 Dapur Induksi dengan sistem saluran .............................. 184
6.35 Proses penuangan (pengecoran) ………………………… 187
6.36 Prinsip pengecoran dengan centrifugal secara vertikal
dan semi centrifugal ......................................................... 188
6.37 Metode pengecoran sentryfugal …………………………… 188
6.38 Prinsip dasar penuangan berlanjut (continouos casting) .. 189
6.39 Prinsip dasar penuangan berlanjut (continouos casting)
langkah pembuatan cetakan (mould) pada sistem shell
moulding .......................................................................... 190
6.40 Langkah pembuatan cetakan (mould) pada sistem shell
moulding .......................................................................... 191
6.41 Pressure die casting ……………………………………… 193
6.42 Skematik diagram dari proses injection molding ………… 193
6.43 Electric witch component …………………………………… 194
6.44 Tuner housing untuk suku cadang ………………………… 194
6.45 Valve assy ……………………………………………………. 195
6.46 Vacum – Furnace …………………………………………… 196
6.47 “Land-base turbine airfoils” salah satu produk
pengecoran dengan metoda ivestment casting ………… 197
6.48 Struktural hardware air-cast alloy salah satu produk
pengecoran precision casting dengan metoda Ivestment
casting ……………………………………………………… 197
6.49 Large airfoil component dibuat dari bahan cobalt salah
satu produk pengecoran precision casting………………... 198
6.50 “Turbine-Nozle” salah satu produk pengecoran ………… 198
6.51 Turbine-wheel” salah satu produk pengecoran ……….… 201
6.52 Tambahan bentuk penguatan untuk pelengkungan ......... 202
6.53 Pengurangan ukuran ………………………………………. 202
6.54 Tambahan keluar ……………………………………………. 202
6.55 Saluran langsung ……………………………………………. 203
6.56 Saluran bawah ………………………………………………. 203
6.57 Saluran cincin ……………………………………………… 204
6.58 Saluran pisah ………………………………………………… 204
6.59 Saluran terompet …………………………………………… 205
6.60 Saluran pensil ……………………………………………… 206
6.61 Saluran baji ………………………………………………… 207
6.62 Saluran bertingkat …………………………………………… 208
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana C5
6.63 Bagian-bagian saluran-saluran tambahan ........................ 209
6.64 Bagian-bagian saluran bawah .......................................... 211
6.65 Chill batang (chill Jarum) …………………………………… 212
6.66 Menentukan ukuran diameter chill batang ........................ 212
6.67 Menentukan ukuran diameter .......................................... 213
6.68 Chill batang dengan lilitan ................................................. 213
6.69 Benda seperti gambar di atas ........................................... 214
6.70 Chill luar samping …………………………………………… 214
6.71 Chill luar dasar ………………………………………………. 215
6.72 Pemakaian chill luar dan chill Luar dasar ………………… 216
6.73 Perbandingan antara ukuran diameter chill dengan
ketebalan bahan pada bentuk “T” ..................................... 216
6.74 Pemakaian chil pada bentuk benda bersilang “X” ............ 217
6.75 Cetakan logam sebagai chill ............................................. 218
6.76 Alat bantu mekanik (mesin gerinda tangan) ..................... 218
6.77 Semprotan pasir pasir ………………………………………. 219
6.78 Water injection method …………………………………… 220
6.79 Water shroud method ………………………………………. 220
6.80 Water curtain ………………………………………………… 221
6.81 Ventury method …………………………………………… 221
7.1 Pengukuran dengan mikrometer ………………………… 227
7.2 Pengukuran tak langsung ………………………………… 227
7.3 Pengukuran tak langsung ………………………………… 228
7.4 Pengukuran tak langsung ………………………………… 228
7.5 Pengukuran tak langsung ………………………………… 228
7.6 Penggores ……………………………………………………. 229
7.7 Pemakaian penggores ...................................................... 229
7.8 Jangka tusuk ………………………………………………… 230
7.9 Jangka bengkok …………………………………………… 231
7.10 Penyetelan posisi jangka tusuk pada mistar baja ............. 231
7.11 Pemakaian jangka tusuk …………………………………… 231
7.12 Jangka banci atau jangka ganjil ........................................ 232
7.13 Jangka banci atau jangka ganjil ........................................ 232
7.14 Jangka banci digunakan untuk menentukan titik pusat .... 233
7.15 Penyetelan dengan jangka ganjil dengan kaki terbalik ..... 233
7.16 Menggores sejajar bagian dalam ………………………….. 233
7.17 Menggores sejajar bagian luar …………………………… 233
7.18 Trammel (jangka batang ……………………………………. 233
7.19 Mata penggores (rod) ……………………………………… 234
7.20 Penyetelan Trammels pada mistar baja ........................... 234
7.21 Universal surface gauges ………………………………… 234
7.22 Surface gauges sederhana ………………………………… 235
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana C6
7.23 Universal surface gauges dalam menyetel ketinggian
pada “combination set” …………………………………… 235
7.24 Surface gauges dalam pekerjaan melukis garis pada
benda kerja ....................................................................... 236
7.25 Surface gauges dalam pekerjaan mencari titik pusat ....... 236
7.26 Surface gauges dalam pekerjaan melukis garis pada
benda kerja ....................................................................... 236
7.27 Surface gauges dalam pekerjaan menentukan posisi alur
pasak ................................................................................ 236
7.28 Prick punch (sudut penitik 900) ........................................ 237
7.29 Center punch (sudut penitik 900) ....................................... 237
7.30 Automatic Punch ............................................................... 238
7.31 Bell punch ......................................................................... 238
7.32 Mistar sorong (vernier caliper) .......................................... 239
7.33 Mengukur panjang skala Nonius, Contoh panjang skala
Nonius 39 mm ................................................................... 240
7.34 Harga ukur setiap divisi pada mistar sorong dengan
satuan Inchi dan ketelitian 1/1000 .................................... 242
7.35 Mikrometer luar (Outside mikrometer) .............................. 245
7.36 Harga ukur dalam setiap divisi mikrometer dengan
satuan millimeter .............................................................. 246
7.37 Skala ukur mikrometer dengan satuan inchi ..................... 247
7.38 Skala ukur Mikrometer dengan satuan Inchi ..................... 247
7.39 Mikrometer luar (outside mikrometer) pada satuan
milimeter dengan satuan Inchi .......................................... 247
7.40 Membaca mikrometer dengan satuan milimeter ………… 248
7.41 Membaca mikrometer dengan satuan milimeter ………… 248
7.42 Membaca mikrometer dengan satuan milimeter ………… 248
7.43 Membaca mikrometer dengan satuan inch ………………. 249
7.44 Membaca mikrometer dengan satuan inch ………………. 249
7.45 Proses pengukuran dengan Mikrometer ………………….. 249
7.46 Pengukur tinggi (vernier height gauge) dan nama
bagiannya …………........................................................... 250
7.47 Pengukur Tinggi dapat digunakan dalam memeriksa
ketinggian lubang senter …………....................................
251
7.48 Pengukur Tinggi dapat digunakan dalam mengukur tinggi
permukaan benda kerja …………......................................
251
7.49 Memeriksa kelurusan test bar dengan bantuan dial test
Indikator ……………………………………………………….
251
7.50 Memeriksa kelurusan test bar dengan bantuan dial test
Indicator ……………………………………………………….
252
7.51 Penandaan benda kerja (marking out of work) ………… 253
7.52 Penandaan benda kerja (marking out of work) ………… 253
7.53 Penandaan benda kerja (marking out of work) ………… 253
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana C7
7.54 Penandaan benda kerja (marking out of work) ………… 253
7.55 Garis sumbu (centre lines) …………………………………. 254
7.56 Sketsa (outlines) ............................................................... 254
7.57 Precision cast iron marking-out tabel ……………………... 255
7.58 Precision granite marking-out tabel ……………………….. 255
8.1 Penerapan berbagai tipe dari garis ……………................. 260
8.2 Penunjukkan pandangan pada proyeksi sudut ketiga ...... 261
8.3 Penunjukkan pandangan pada proyeksi sudut pertama ... 262
8.4 Satu buah pandangan cukup menggambarkan dimensi
benda kerja …………….....................................................
262
8.5 Penunjukkan pandangan pembantu (auxiliary view) ........ 263
8.6 Penunjukkan pandangan sebagian ……………………… 263
8.7 Proyeksi Isometrik (Isometric Projection) ………………… 264
8.8 Jaringan terpotong pada dua posisi ………………………. 266
8.9 Pemotongan setempat ……………………………………… 266
8.10 Jaringan tidak terpotong sebagian dan lubang
diperlihatkan pada bagian bidang ……………................... 266
8.11 Tanda pemotonga bidang dihilangkan …………………… 267
8.12 Pemotongan setengah bagian …………………………… 267
8.13 Bagian revolved ……………………………………………... 267
8.14 Interposed section ………………………………………… 268
8.15 Bagian dipindahkan …………………………………………. 268
8.16 Kelebihan ukuran panjang diberikan (87) tanda bantu
(Auxiliary dimension) ……………………………………… 272
8.17 Ukuran dan champer ……………………………………….. 273
8.18 Gambar dengan dimensi pada tabel ................................. 274
8.19 Tampilan ukuran gambar pada tabel ................................ 274
8.20 Tanda sama dengan (=) ................................................... 275
8.21 Tanda dua mata panah (double arrowhead) ..................... 276
8.22 Garis sumbu (Centrelines)………………………………….. 276
8.23 Titik khayal hubungan antar bagian ditegaskan dengan
titik bagian ujung ...............................................................
277
8.24 Pemakaian tanda titik (Dot) referensi ukuran permukaan
Curve ………………………………………………………….
277
8.25 Ukuran dari garis referensi umum …………………………. 278
8.26 Contoh gambar untuk produk tuangan (Blank roda gigi)... 281
8.27 Bentuk-bentuk sudut dari produk tuangan ....................... 281
8.28 Disain bentuk produk tuangan ......................................... 282
8.29 Modellriss Skala 1:1 .......................................................... 282
8.30 Penentuan posisi gambar menurut proses
pemesinannya....................................................................
283
8.31 Penentuan posisi gambar menurut proses perakitannya... 283
8.32 Penentuan posisi gambar menurut Posisi perletakannya 284
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana C8
pada cetaka ......................................................................
8.33 Benda tuangan yang tidak akan mengalami proses
pemesinan …………….....................................................
284
8.34 Benda Tuangan dalam bentuk produk sebenarnya .......... 285
8.35 Benda Tuangan dengan penambahan ukuran ................. 285
8.36 Tanda gambar kekasaran permukaan .............................. 286
8.37 Pembentukan casting untuk pengerjaan permukaan pada
bentuk radius …………………………………………………
287
8.38 Grafik penambahan ukuran untuk bidang atau lobang
untuk bahan cor baja tuang, besi tuang dan logam ..........
288
8.39 Contoh penyusutan 1,2 % pada bahan FCD .................... 290
8.40 Sudut tuangan ................................................................... 290
8.41 Kemiringan pada sirip ....................................................... 291
8.42 Bentuk kemiringan pada sirip ............................................ 292
8.43 Jenis sudut tuangan ………………………………………… 293
8.44 Radius tuangan ................................................................. 294
8.45 Radius tuangan R8/R4 ……………………………………… 295
8.46 Perubahan ketebalan pada benda kerja …………………. 296
8.47 Ukuran kesatuan bentuk ……………………………………. 297
8.48 Ukuran bentuk dasar ……………………………………… 298
8.49 Ukuran posisi komponen …………………………………… 297
8.50 Ukuran fungsi, non fungsi dan pembentukan ……………. 300
9.1 Contoh gambar kerja dari bahan besi tuang (casting) .... 308
9.2 Mesin bubut dengan bagian-bagian utamanya ………….. 310
9.3 Chuck rahang 3 ……………………………………………… 311
9.4 Penjepitan benda kerja dengan chuck rahang 3 Universal
dengan rahang terbalik ……………................................... 311
9.5 Penjepitan benda kerja dengan chuck rahang 3 universal
dengan posisi normal ........................................................
311
9.6 Produk pengecoran untuk dikerjakan lanjut pada mesin
bubut …………………………………………………………..
312
9.7 Penyetelan benda kerja dalam pemasangannya pada
chuck rahang 4 independent ……………...........................
312
9.8 Chuck rahang 4 (chuck (independent) ………………… 312
9.9 Melepas chuck dari screw spindle nose ………………… 312
9.10 Benda kerja dicekam dengan jaw pada posisi normal ...... 313
9.11 Benda kerja dicekam dengan jaw pada posisi terbalik ..... 313
9.12 Chuck rahang 4 independent ………………………………. 314
9.13 Pemeriksaan kebenaran putaran dengan surface gauge. 314
9.14 Pengukuran sebelum pembubutan muka ......................... 314
9.15 Penyetelan benda kerja dengan menggunakan dial
indikator ............................................................................
316
9.16 Penyetelan akhir dengan pemukulan palu lunak .............. 316
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana C9
9.17 Penyetelan dengan pergeseran rahang ............................ 317
9.18 Pengetelan benda kerja dengan bantuan palu lunak ........ 318
9.19 Posisi ujung benda tuangan pada alur rahang chuck ...... 319
9.20 Penandaan …………………………………………………… 319
9.21 Dudukan bearing bahan …………………………………… 319
9.22 Jarak kebebasan terhadap permukaan chuck .................. 320
9.23 Benda tuangan ………………………………………………. 321
9.24 Boring cover plat …………………………………………….. 321
9.25 Permukaan dalam untuk penyetelan ................................ 322
9.26 Counter balancing benda kerja pada chuck ……………… 323
9.27 Pemasangan benda kerja dengan face plate ................... 324
9.28 Pemasangan benda kerja dengan menggunakan klem .... 325
9.29 Pemakaian face plate pada yang telah dikerjakan
(dimachining) …………………………………………………
325
9.30 Pemasangan benda kerja pada face plate ....................... 326
9.31 Pemasangan benda kerja dengan kedudukan blok siku .. 328
9.32 Pemasangan bearing set pada face plate ……………… 328
9.33 Pahat bubut ………………………………………………… 329
9.34 Pahat bubut menggunakan pegangan .............................. 330
9.35 Sisi potong tunggal pada kikir ........................................... 330
9.36 Sudut sayat pada pahat bubut .......................................... 331
9.37 Sisi sayat normal ……………………………………………. 332
9.38 Kemiringan pahat bubut ……………………………………. 333
9.39 Kemiringan sisi sayat terhadap dimensi pahat bubut........ 334
9.40 Bentuk hasil pengasahan pahat bubut .............................. 335
9.41 Kebebasan sisi pemotong dan kebebasan muka pada
pemotongan dengan pahat bubut .....................................
336
9.42 Pendekatan sudut dan sisi sudut potong ......................... 337
9.43 Proses pemotongan pahat bubut …………………………. 338
9.44 Sudut sayat dan sudut bebas ........................................... 339
9.45 Sisi potong pahat bentuk radius ....................................... 339
9.46 Kebebasan muka dan tepi pada pahat bubut .................. 340
9.47 Proses penyayatan pahat bubut ………………………… 341
9.48 Proses penyayatan pahat sekrap …………………………. 342
9.49 Illustrasi klasifikasi insert …………………………………… 350
9.50 Grafik umur pakai pahat bubut ......................................... 351
9.51 Rentang kecepatan putaran pada spindle ........................ 353
9.52 Cutting speeds nomogrametric ……………………………. 354
9.53 Mesin frais universal ………………………………………… 356
9.54 Mesin frais vertical ............................................................ 357
9.55 Mesin frais vertical ………………………………………… 358
9.56 Mesin frais horizontal CNC ………………………………… 359
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana C10
9.57 Mesin frais vertikal CNC ................................................... 359
9.58 Mesin frais vertikal CNC ................................................... 358
9.59 Mesin frais vertikal CNC ................................................... 361
9.60 Mesin frais turet ……………………………………………… 362
9.61 Berbagai pengikat (fixture) benda kerja dalam proses
pembentukan dengan mesin frais......................................
363
9.62 Casting dari bracket dan cup sebagai contoh pekerjaan
pengefraisan ………………………………………………….
364
9.63 T- Slots pada meja mesin frais ......................................... 364
9.64 Pemakaian T-Sloot dalam memegang benda kerja ......... 366
9.65 Pemasangan benda kerja bulat …………………………… 367
9.66 Pemasangan benda kerja langsung
di atas meja mesin ...........................................................
368
9.67 Swivel angle plat …………………………………………….. 368
9.68 Cross sliding table ………………………………………… 369
9.69 Adjustable universal angle plate……………………………. 369
9.70 Ragum mesin frais ............................................................ 369
9.71 Ragum mesin frais datar ................................................... 370
9.72 Ragum mesin frais datar ................................................... 370
9.73 Ragum mesin frais dengan posisi yang dapat diputar ...... 370
9.74 Ragum mesin frais dengan posisi yang dapat diputar
pada posisi datar ...............................................................
371
9.75 Pisau frais datar (plain milling cutter) …………………… 371
9.76 Pisau frais datar ................................................................ 372
9.77 Pisau frais datar (plain cutter) sudut kisa 300 ……………. 372
9.78 Pisau frais datar (plain cutter) sudut kisa 350 …………….. 373
9.79 Shell end mill cutter ………………………………………… 373
9.80 Shell end mill cutter …………………………………………. 374
9.81 Face mill cutter ………………………………………………. 374
9.82 Side face end mill cutter …………………………………… 375
9.83 Pemakanan mengangkat (up cut) ..................................... 376
9.84 Down-cut……………………………………………………… 376
9.85 Penggunaan cutter pada dimensi pekerjaan .................... 380
9.86 Pengefraisan dua bidang dengan pisau (cutter) yang
berbeda .............................................................................
380
9.87 Proses pengerjaan benda kerja ....................................... 381
9.88 Pengefraisan bidang datar …………………………………. 382
9.89 Casting, bahan benda kerja “Sliding-vee” ........................ 383
9.90 Proses pengerjaan bidang 1 ............................................ 383
9.91 Proses pengerjaan bidang 2 ............................................ 384
9.92 Proses pengerjaan bidang 3 ............................................ 384
9.93 Proses pengerjaan bidang 4 ............................................ 385
9.94 Pemasangan end mill pada chuck .................................... 385
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana C11
9.95 Pengerjaan finishing ........................................................ 386
9.96 Pembentukan profil “VEE” dengan menggunakan end
mill cutter ...........................................................................
387
9.97 Pembuatan alur dengan menggunakan side and face
cutter .................................................................................
388
9.102 Diagram alur sistem pesawat kerja .................................. 390
9.103 Konstruksi umum mesin EDM serta bagian-bagiannya..... 391
9.104 Mesin EDM yang dikontrol dengan sistem computer ...... 392
9.105 Mesin EDM yang dikontrol dengan sistem computer ....... 393
9.106 Sistem sirkulasi dielectric fluid .......................................... 394
9.107 Electrode holder of machine tool ………………………… 395
9.108 Macam-macam alat ukur kedalaman ................................ 396
9.109 Metode pembilasan (flushing-method) .............................. 398
9.110 Continouos injection ………………………………………… 399
9.111 Pengisapan ………………………………………………… 400
9.112 Pengikisan secara elektrik ................................................ 403
9.113 Proses pembilasan ........................................................... 404
10.1 Mesin uji kekerasan shore scleroscope.a. tipe SH-D ....... 412
10.2 Mesin uji kekerasan shore scleroscope. b. tipe SH-C … 412
10.3 Mesin uji kekerasan shore scleroscope. c. tipe PHS-3 … 414
10.4 Mesin uji kekerasan brinell ................................................ 415
10.5
Posisi penekanan dengan indentor dalam pengujian
kekerasan brinell ..............................................................
417
10.6 Mesin uji kekerasan vickers .............................................. 420
10.7 Mesin uji kekerasan vickers .............................................. 421
10.8 Posisi indentor dalam pengujian kekerasan vickers ....... 421
10.9 Posisi indentor dalam pengamatan dibawah mikroscope . 422
10.10 Illustrasi bentuk indentasi pada permukaan spesimen
setelah pangujian .............................................................
423
10.11 Bidang-bidang geometris pada diamond indentation ..... 426
10.12 Konstruksi pesawat uji kekerasa rockwel ......................... 426
10.13 Konstruksi pesawat uji kekerasa rockwel ....................... 427
10.14 Konstruksi pesawat uji kekerasa rockwel ......................... 427
10.15 Konstruksi pesawat uji kekerasa rockwel ......................... 429
10.16 Ball Indentor pada posisi siap menekan .......................... 429
10.17 Diamond Indentor pada posisi siap menekan ................... 429
10.18 Diamond (a) Ball (b) Indentor pada posisi menekan 430
10.19 Diamond (a) Ball (b) Indentor pada posisi menekan
dengan beban Mayor ......................................................
430
10.20 Diamond (a) Ball (b) Indentor pada posisi menekan
hanya dengan beban minor ..............................................
431
10.21 Standar bahan uji plat menurut British Standard .............. 434
10.22 Standar bahan uji bulat (round) menurut British Standard 434
10.23 Konstruksi umum dari mesin uji tarik .............................. 438
10.24 Konstruksi umum dari mesin uji tarik ............................... 438
10.25 Diagram tegangan regangan .......................................... 439
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana C12
10.26 Prilaku baja lunak dalam proses pengujian tarik ............... 441
10.27 Dimensi standar bahan uji proporsional menurut Dp-10 ... 443
10.28 Dimensi standar bahan uji proporsional menurut Dp-10
dibentuk pada mesin perkakas .........................................
443
10.29 Tanda pembagian sepanjang Lo contoh : pembagian
pada 20 bagian ................................................................ 443
10.30 Pengukuran panjang setelah patah ................................ 444
10.31 Pembebanan lengkung dalam pengujian lengkung (bend
test) ...................................................................................
444
10.32 Pengaruh pembebanan lengkung terhadap bahan uji
(spesiment) .......................................................................
445
10.33 Momen lengkung (Mb) ...................................................... 446
10.34 Defleksi ............................................................................ 446
10.35 Kedudukan bahan uji dalam pengujian lengkung beban .. 448
10.36 Dimensi spesimen pengujian lengkung pengubahan
bentuk ..............................................................................
449
10.37 Kedudukan spesimen pada landasan .............................. 450
10.38 Pembebanan dalam pengujian lengkung .......................... 451
10.39 Penekanan pada landasan hingga membentuk 1800
dengan bantuan balok pengisi...........................................
451
10.40 Pengujian lengkung tunggal ……………………………… 451
10.41 Pengujian bengkokan tunggal .......................................... 452
10.42 Gerak bengkokan 1800 .................................................... 452
10.43 Gerak bengkokan 900 ....................................................... 452
10.44 Bahan uji “Izod” ................................................................ 453
10.45 Kedudukan Bahan ............................................................ 454
10.46 Spesifikasi bahan uji charphy ........................................... 454
10.47 Kedudukan bahan ............................................................. 455
10.48 Mesin uji puku takik (Impact testing machine) …………… 455
10.49 Dasar penentuan daya dalam pengujian pukul takik
(Impact test) ………………………………………………….
456
10.50 Sambungan tunggal .......................................................... 457
10.51 Sambungan ganda ........................................................... 457
10.52 Gaya geser pada sambungan dikeling ganda .................. 458
10.53 Pemeriksaan cacat dengan spectromagnetic .................. 460
10.54 Keadaan cacat dari pipa : keretakan pada bagian dalam
pipa baja –AISI 52100 ………………………………………
461
10.55 Keadaan cacat dari pipa : keretakan pada bagian ............ 461
10.56 Pemeriksaan cacat dengan sinar- X pada hydraulic
turbin. ................................................................................
463
10.57 Pemeriksaan cacat pada pipa dengan spectromagnetic .. 464
10.58 Prinsip dasar pemeriksaan cacat dalam dengan ultra
sonic ..................................................................................
465
10.59 Microstruktur dari besi tuang (cast iron) setelah pemanasan
dan didinginkan dengan udara pembesaran 500X ...
467
10.60 Microstruktur ari besi tuang (cast iron)setelah 468
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana C13
pemanasan dan di quenching dengan H2O pembesaran
500X ..................................................................................
10.61 Struktur nodular graphite-iron dietsa dengan nital dengan
pemeriksaan mikroscopic pada pembesaran 100X .......... 468
10.62 Standar sample untuk besi tuang putih (White cast-iron)
dengan pembesaran 200 X ............................................... 469
10.63 Struktur dari baja AISI 4340 dalam struktur bainite tinggi
diperbesar 1000 X .............................................................
469
10.64 Struktur dari baja AISI 4340 dalam struktur bainite
rendah diperbesar 1000 X ...............................................
470
10.65 Struktur dari baja AISI 4340 dalam struktur bainite
rendah diperbesar 2000 X ................................................
470
10.66 Struktur martensite dari baja AISI 4340 ditemper dengan
temperatur 4000F diperbesar 1000 X ............................. 471
10.67 Struktur martensite dari baja AISI 4340 ditemper dengan
temperatur 4000F diperbesar 32000 X ............................
471
10.68 Struktur baja SAE 52100 setelah proses hardening diperbesar
10000 X .......................................................
472
11.1 Circular saw .................................................................... 476
11.2 Radial arm saw ................................................................. 476
11.3 Bench Table Saw……………………………………………. 476
11.4 Tilting arbor Saw................................................................ 477
11.5 Radian Arm Saw …………………………………………….. 477
11.6 Wood lathe (Mesin bubut kayu)........................................ 478
11.7 Jig Saw ............................................................................. 478
11.8 Membelah/memotong kayu dengan Jig Saw ................... 479
11.9 Hand Grinder ………………………………………………… 479
11.10 Membentuk benda kayudengan hand grinder .................. 480
11.11 Casting .............................................................................. 481
11.12 Wood workers plain screw vice …………………………… 482
11.13 Quick action vice …………………………………………. 482
11.14 Saw vice……………………………………………… 483
11.15 “T”-bar cramp ……………………………………………… 483
11.16 Quick action clamp ………………………………………… 484
11.17 Forged Steel “G”-Clamp …………………………………… 484
11.18 Gergaji tangan (handsaws) ………………………… 485
11.19 Memotong menggunakan gergaji tangan (handsaws) 485
11.20 Gergaji tangan (handsaws) type busur (bowsaw).......... 486
11.21 Pahat tetap (chisel firmer) …………………………………. 486
11.22 Palu (mason’s club hammer) ……………………………… 487
11.23 Pahat bubut kayu (wood turning tool) …………………….. 487
11.24 Pahat ukir (wood carving tool) …………………………… 488
11.25 Bor dengan operasi manual bits brace long twist ring
auger .................................................................................
489
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana C14
11.26 Mistar gulung (roll meter) .................................................. 490
11.27 Penyiku (caliber square) dan kombination set …………… 490
11.28 Marking gauge dan Cutting gauge ……………………… 491
11.29 Screwdrivers ………………………………………………... 491
11.30 Casting ………………………………………………............ 492
11.31 Model (pattern) ……………………………………………… 492
11.32 Model bagian 1……………………………………………….. 493
11.33 Model bagian 2 ………………………………………………. 493
11.34 Gabungan model bagian 1 dan model bagian 2 ............... 493
11.35 Casting ………………………………………………............. 493
11.36 Model bagian ……………………………………………….... 494
11.37 Model bagian 3 ……………………………………………… 494
11.38 Model bagian 1, 2, dan 3 ………………………………… 494
12.1 Skematik komponen pada system pesawat……………… 496
12.2 Instalasi Pusat Listrik Tenaga Air………………………… 497
12.3 Proses Konversi energy dari Diesel engine ke energy
listrik pada generator listrik…………………………………
497
12.4 Proses Konversi energy dari Diesel engine ke energy
listrik pada generator listrik…………………………………
498
11.39 Bagian-bagian utama generator listrik…………….……… 498
11.40 Skema pesawat kerja untuk system penerangan mesin
Electrical Power pack dengan konversi pada Hyd.sys…..
499
11.41 Skema pesawat kerja untuk system penerangan mesin
Electrical Power pack , Electrical working element ………
500
11.42 Skema pesawat kerja untuk system penggerak utama
mesin bubut Electrical Power dengan konversi pada
Mechanical Power pack dan Mechanical working element
500
12.5 Elemen transmisi dan elemen control system kerja
Mekanik………………………………………………………
501
12.6 Elemen control system kerja
mekanik………………………………………………………..
501
12.7 Working elemen pada system kerja Mekanik (mesin
bubut) ………………………………………………………….
502
12.8 Elektro motor sebagai pengubah energy listrik menjadi
energi Mekanik (mesin bubut) ……………………………...
504
12.9 Elektro motor sebagai pengubah energy listrik menjadi
energi Mekanik (mesin bubut)………………………………
505
12.10 Elektro motor sebagai pengubah energy listrik menjadi
energi Mekanik yang diperlengkapi dengan system
transmisi……………………………………………………… 506
12.11 Elektro motor sebagai pengubah energy listrik menjadi
energi Mekanik yang diperlengkapi dengan system
transmisi (gear speed reducer)…………………………… 506
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana C15
12.12 Worm gear Transmission reducer………………………… 507
12.13 Variable speed Worm gear Transmission reducer…….... 507
12.14 Transico cicloidal Speed reducer…………………….......... 508
12.15 Compression Coupling………………………………........... 508
12.16 a Flexible Coupling-Disk/of driver- type…………………… 508
12.20b Bagian-bagian Flexible Coupling-Disk/of driver- type…..... 509
12.17 a Flexible Coupling precision pin and rubber ring-type…… 509
12.21b Bagian-bagian Flexible Coupling precision pin and rubber
ring-type………………………………………………………..
509
12.18 Hercus-gear” Flexible Coupling…………………………… 510
12.19 a Flexible Coupling-Flexicross – type……………………… 510
12.23b Bagian-bagian Flexible Coupling-Flexicross – type……… 510
12.20 Dog-tooth Clutch…………………………………………… 511
12.21 Universal Joints……………………………………………… 512
12.22 one-type Clutch……………………………………………… 512
12.23 Expanding-type clutch………………………………………. 513
12.24 Plate-type Clutch…………………………………………….. 513
12.25 Sprag-type Clutch……………………………………………. 514
12.26 Standar dimensional untuk sabuk “V”……………………… 518
12.27 Dimensional alur V pada pulley…………………………… 519
12.28 3 Jenis Precision steel roller chains Simple; Duplex dan
Triplex…………………………………………………………
521
12.29 Komponen-komponen dari roller chain…………………… 521
12.30 Sprocket komponen dari roller chain……………………… 523
12.31 Kesejajaran Permukaan sprocket terhadap porosnya…… 524
12.32 Penyetelan dengan pergeseran poros …………………… 524
12.33 Penyetelan dengan pergeseran poros……………………. 525
12.34 Penyetelan dengan Idler…………………………………… 525
12.39 Perhitungan jarak kelonggaran…………………………… 525
12.40 Jarak kelonggaran (A) mm………………………………… 526
12.41 Pengukuran rantai (Chain)………………………………… 527
12.42 Berbagai jenis dan karakteristik rantai (chains)………… 528
12.43 Silent chains………………………………………………... 529
12.44 Toothed belt………………………………………………… 529
12.45 Berbagai jenis dan bentuk profil yang diperdagangkan. 529
Macam-macam jenis kaca mata pengaman …………… 533
13.1 Masker ………………………………………………............. 534
13.2 Sarung tangan kulit ………………………………………… 534
13.3 Penutup telinga ……………………………………………… 535
13.4 Safety Shoes ……………………………………………….... 535
13.5 Helmet dengan kaca bening ……………………………….. 536
13.6 Safety helmet ………………………………………………... 537
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana C16
13.7 Pakaian tahan api ………………………………………… 537
13.8 ........................................................................................... 538
13.9 Mengangkat secara manual………………………………… 540
13.10 Baik dan salah cara berpakaian dalam bekerja................. 542
13.11 ........................................................................................... 543
13.12 ........................................................................................... 544
13.13 ........................................................................................... 545
13.14 Keamanan dalam menggerinda serta perlindungan
dengan kaca mata ............................................................
546
13.15 ........................................................................................... 547
13.16 ........................................................................................... 548
13.17 Tabung pemadam kebakaran ………………………… 549
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana C17
DAFTAR TABEL
Tabel Simbol dan definisi .................................................... 59
Tabel 1.1 Paduan “A” ……………………………………………... 64
Tabel 1.2 Paduan “B” ……………………………………………... 64
Tabel 3.1 Low temperatur cast Iron ……………………………... 114
Tabel 5.1 Spesifikasi baja ” BÖHLER” ………………………….. 139
Tabel 6.1 Berat Jenis, titik Cair dan koefisien kekentalan ......... 179
Tabel 6.2 Batu tahan api dan cara pemasangannya ................ 185
Tabel 6.3 Tambahan ukuran penyusutan ………………………. 199
Tabel 6.4 Tambahan ukuran untuk benda tuangan besi untuk
penyelesaian mesin (machining)……………………... 200
Tabel 6.5 Tambahan ukuran untuk benda tuangan bukan besi
(casting non-iron) untuk penyelesaian mesin
(machining) …………………………………………….. 200
Tabel 6.6 Tambahan ukuran untuk benda tuangan baja
(casting steel) untuk penyelesaian mesin
(machining) ................................................................ 201
Tabel 6.7 Perbandingan antra berat tuangan dengan ukuran
diameter dan jumlah saluran ..................................... 206
Tabel 6.8 Perbandingan antara berat coran dengan ukuran
diameter saluran ........................................................ 208
Tabel 6.9 Berat coran dan ukuran saluran ................................ 210
Tabel 8.1 Tipe garis dan penerapannya ................................... 259
Tabel 8.2 Simbol dan singkatan dalam penampilan gambar .... 269
Tabel 8.3 Data ukuran untuk gambar benda ............................. 274
Tabel 8.4 Ukuran kertas gambar ............................................... 275
Tabel 8.5 Toleransi benda pengecoran ................................... 288
Tabel 8.6 Angka penyusutan dan batas penyimpangan bahan
tuangan......................................................................
289
Tabel 8.7 Angka kemiringan sudut tuangan menurut
ketinggian bidang ......................................................
292
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana C18
Tabel 8.8 Toleransi untuk ukuran panjang, lebar tinggi/ tebal
dan posisi (mm) ........................................................
301
8.9 Toleransi ukuran ketebalan sirip ............................... 302
8.10 Toleransi kelurusan dan kerataan …………………… 303
8.11 Nilai toleransi sudut, ketegak lurusan dan
kemiringan..................................................................
303
Tabel 9.1 Simbol penunjukkan kualifikasi khusus ……………... 345
Tabel 9.2 Rekomendasi kecepatan potong untuk bahanbahan
teknik secara umum........................................
352
Tabel 9.3 Kecepatan potong (Cutting Speed =Cs) 377
Tabel 9.4 Nilai pemakanan setiap gigi dari berbagai jenis cutter 379
Tabel 9.5 Tekanan Injeksi berdasarklan tipe pengerjaan 1 …… 398
Tabel 9.6 Tekanan Injeksi berdasarklan tipe pengerjaan 2 ….. 399
Tabel 9.7 Tekanan Injeksi berdasarklan tipe pengerjaan 3…... 400
Tabel 10.1 Perbandingan ukuran indentor dan tebal bahan…… 416
Tabel 10.2 Perbandingan diameter Indentor (D) terhadap
konstanta bahan ........................................................ 416
Tabel 10.3 Skala Kekerasan dalam Pengujian kekerasan
Rockwell ...................................................................
431
Tabel 10.4 Skala Kekerasan dalam Pengujian kekerasan
Rockwell .................................................................... 435
Tabel 10.5 Bahan uji tarik proporsional menurut standar DP
untuk bahan uji persegi empat .....................................
436
Tabel 10.6 Bahan uji tarik non-proporsional untuk bahan uji
bulat ……………………………………………………..
436
Tabel 10.7 Ukuran bahan uji tarik non-proporsional untuk pelat 437
Tabel 10.8 Ukuran bahan uji dan perbandingannnya terhadap
duri pelengkung dan jarak tumpuan ..........................
448
Tabel 12.1 Dimensi Standar Alur V pada pulley…………………. 520
Tabel 12.2 Standarisasi roller chain……………………… 522
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana C19
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana D1
LAMPIRAN-LAMPIRAN
Tabel Trigonometry
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana D2
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana D3
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana D4
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana D5
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana D6
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana D7
Teknik pengecoran logam
Hardi Sudjana D8

0 komentar: