3 Penambah Pengujian dalam pengecoran .1 Pengukuran temperatur

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M 3 Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009. USU Repositoty © 2009 Gambar 2.15 Sistem saluran masuk

2.5. 3 Penambah

Penambah adalah memberi logam cair untuk mengimbangi penyusutan dalam pembekuan coran, sehingga penambah harus membeku lebih lambat dari pada coran, Kalau penambah terlalu besar maka persentase terpakai akan dikurangi, dan kalau penambah terlalu kecil akan terjadi rongga penyusutan. Karena itu penambah harus mempunyai ukuran yang cocok. Penambah digolongkan menjadi dua macam yaitu ; penambah samping dan penambah atas. Penambah samping merupakan penambah yang dipasang disamping coran, dan langsung dihubungkan dengan saluran turun dan pengalir, sangat efektif dipakai untuk coran ukuran kecil dan menengah. Penambah atas merupakan penambah yang dipasang diatas coran, biasanya berbentuk silinder dan mempunyai ukuran besar. Gambar 2.16 Penambah samping dan penambah atas

2.6 Pengecoran dengan Cetakan Pasir

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M 3 Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009. USU Repositoty © 2009 Proses pengecoran yang paling dikenal dipakai adalah proses pengecoran dengan menggunakan pasir sebagai bahan cetakan. Hal ini disebabkan beberapa faktor antara lain; pembuatan cetakan yang relatif mudah, biaya pembuatan yang relatif rendah, dan dapat mengecor benda yang berukuran besar. Cetakan pasir dapat dibagi menjadi beberapa jenis antara lain cetakan pasir basah, cetakan pasir kering, cetakan sapuan dan cetakan CO 2 . Cetakan basah yaitu cetakan yang dibuat dari pasir yang mengandung kadar air. Karena itu cetakan ini mempunyai resiko cacat yang besar diakibatkan terperangkapnya uap air di dalam rongga cetakan. Cetakan pasir kering yaitu cetakan pasir yang tidak mengandung kadar air. Cetakan ini biasa digunakan pada pengecoran baja tetapi dapat juga digunakan untuk pengecoran paduan lain. Cetakan sapuan digunakan untuk benda coran berukuran besar, berat dan mempunyai bentuk silinder sirkular seperti silinder yang besar dan roller untuk pabrik kertas.

2.6.1 Syarat bagi pasir cetak

Pasir cetak mempunyai sifat-sifat yang memenuhi persyaratan sebagai berikut : a. Mempunyai sifat mampu bentuk sehingga paduan dalam pembuatan cetakan dengan kekuatan yang cocok. Cetakan yang dihasilkan harus kuat sehingga tidak rusak karena dipindah-pindah dan dapat menahan logam cair waktu dituang kedalamnya. Karena itu kekuatannya pada temperatur kamar dan kekuatan panasnya sangat diperlukan. b. Permeabilitas yang cocok. Dikuatirkan bahwa hasil coran mempunyai cacat seperti rongga penyusutan, gelembung gas atau kekasaran permukaan, kecuali Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M 3 Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009. USU Repositoty © 2009 jika udara atau gas yang terjadi dalam cetakan waktu penuangan disalurkan melalui rongga-rongga diantara butiran pasir keluar dari cetakan dengan kecepatan yang cocok. c. Distribusi besar butir yang cocok. Permukaan coran diperhalus kalau coran dibuat dalam cetakan yang berbutir halus. Tetapi kalau butiran pasir terlalu halus, gas dicegah keluar dan membuat cacat, yaitu gelembung udara. Distribusi besar butir harus cocok mengingat dua syarat yang tersebut diatas. d. Tahan terhadap temperatur logam yang dituang. Temperatur penuangan yang biasa untuk bermacam-macam coran dinyatakan dalam Tabel 2.5. Butir pasir dan pengikat harus mempunyai derajat tahan api tertentu terhadap temperatur tinggi, kalau logam cair dengan temperatur tinggi ini dituang kedalam cetakan. e. Komposisi yang cocok. Butir pasir bersentuhan dengan logam yang dituang mengalami peristiwa kimia dan fisika karena logam cair mempunyai temperatur yang tinggi. Bahan-bahan yang tercampur yang mungkin menghasilkan gas atau larut dalam logam adalah tidak dikehendaki. f. Mampu dipakai lagi. g. Pasir harus murah. Tabel 2.2Temperatur penuangan untuk berbagai coran Macam Coran Temperatur Penuangan C Paduan ringan 650 – 750 Brons 1100 – 1250 Kuningan 950 – 1100 Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M 3 Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009. USU Repositoty © 2009 Besi cor 1250 – 1450 Baja cor 1630 – 1650 Sumber: Prof.Ir Tata Surdia M.S.Met.E, Prof.Dr. Kenji Chijiwa, Teknik Pengecoran Logam, Penerbit Pradnya Paramitha, Jakarta,1986, hal 109

2.6.2 Macam-macam pasir cetak

Pasir cetak yang paling lazim dipakai adalah pasir gunung, pasir pantai, pasir sungai dan pasir silika yang disediakan alam. Beberapa dari pasir tersebut dipakai begitu saja dan yang lain dipakai setelah dipecah menjadi butir-butir dengan ukuran yang cocok. Kalau pasir mempunyai kadar lempung yang cocok dan bersifat adhesi mereka dipakai begitu saja, sedangkan kalau sifat adhesinya kurang, maka perlu ditambah lempung kepadanya. Kadang-kadang berbagai pengikat dibutuhkan juga disamping lempung. Umumnya pasir yang mempunyai kadar lempung dibawah 10 sampai 20 mempunyai adhesi yang lemah dan baru dapat dipakai setelah ditambahkan persentase lempung secukupnya. Pasir silika SiO 2 merupakan pasir yang terbaik karena dapat menahan temperatur tinggi tanpa terurai atau leleh. Pasir silika biasanya murah, mempunyai umur panjang, bentuk dan ukuran bermacam-macam hingga dapat disesuaikan dengan kebutuhannya. Tetapi kerugiannya adalah mempunyai koefisien muai yang tinggi dan cenderung untuk ikut bersatu menempel dengan logam. Disamping itu pasir ini banyak mengandung debu dan oleh karenanya membahayakan kesehatan kerja. Disamping pasir silika dapat pula dipakai pasir zirkon ZrSiO 2 yang berwarna kuning gading dan kegunaan utama adalah untuk cor dan bagian permukaan rongga cetakan. Sifat-sifat yang dimiliki adalah konduktivitas panas Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M 3 Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009. USU Repositoty © 2009 yang tinggi dan halus, refractory yang baik dan berat jenisnya tinggi, disamping itu tidak meleleh bersama logam cair not fusing. Ukuran butran pasir grain size menetukan pula dimana sebaiknya dipakai. Untuk ukuran benda kerja yang kecil dan bentuknya liku-liku maka pasir ukuran kecil harus dipergunakan supaya bentuk detail dari benda kerja dapat sempurna diperoleh. Sedangkan makin besar benda yang harus dicor, maka makin besar pula ukuran pasir yang harus dipakai, karena makin besar ukuran pasir makin memudahkan gas-gas terbentuk keluar, disamping ketelitian dan permukaan yang dicapaipun tidak terlalu tinggi. Suatu bentuk yang tidak teratur serta tajam dari butir-butir pasir lebih disukai untuk pembuatan cetakan, karena hal ini menjamin ikatan yang lebih kuat dari suatu butir pasir lainnya hingga cetakan menjadi kuat dalam menahan tekanan logam cair yang dicorkan.

2.6.3 Susunan Pasir Cetak

1. Bentuk butiran dari pasir cetak digolongkan menjadi butir pasir bundar,butir pasir sebagaian bersudut,butir pasir bersudut,butir pasir kristal. Dari antara jenis butirab pasir diatas yang paling banyak adalah jenis butir pasir bulat, karena memerlukan jumlah pngikat yang lebih sedit. Bentuk butir pasir kristal adalah yang terburuk. 2. Tanah lempung adalah terdiri dari kaolinit,ilit dan mon morilonit, juga kuarsa jika ditambah air akan menjadi leket, dan jika diberikan lebih banyak air akan menjadi seperti pasta. Ukuran butir dari tanah lempung 0,005 – 0,02 mm. Kadang-kadang dibutuhkan betonit juga yaitu merupakan sejenis dari tanah lempung dengan besar butiran yangsangat Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M 3 Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009. USU Repositoty © 2009 halus 0,01 – 10 µm dan fasa penyusunnya adalah monmorilonit Al 2 O 3 ,4SiO 2 ,H 2 O. 3. Pengikat lain Air kaca water glass 3 sampai 6 ditambahkan pada pasir silica yang mempunyai kadar lempung sedikit mungkin, butir pasir lebih baik agak bundar. Air kaca yang dipakai dengan perbandingan molekul SiO 2 dan Na 2 O lebih dari 2,5 dan air bebas dibawah 50 dengan visikositas rendah. Inti sering dibuat dari pasir yang dibubuhi minyak nabati pengering 1,5 – 3 dan dipagang pada temperature 200 – 250 C,sehingga disebut inti pasir minyak. Inti ini tidak menyerap air dan mudah dibongkar. Sebagai tambahan pada tanah lempung kadang dibutuhkan dekstrin yang dibuat kanji sebagai bahan pembantu. Dekstrin bersifat lekat meski kadar airnya rendah selaindari itu, resin, atau semen digunakan untuk peningkat khusus. 2.6.4 Sifat-sifat pasir cetak 2.6.4.1 Sifat-sifat Pasir cetak Oleh Udara Sifat yang berubah selama antara pembuatan cetakan dan penuangan disebut penguatan oleh udara, yang disebabkan oleh pergerakan air dalam cetakan dan penguapan air dari permukaan cetakan, yang meninggikan kekerasan permukaan cetakan. Derajat kenaikan kekerasan tergantung pada sifat campuran pasir, derajat pemadatan dan keadaan kesekeliling cetakan temperature udara luar, kelembaban.

2.6.4.2 Sifat-sifat panas

Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M 3 Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009. USU Repositoty © 2009 Cetakan mengalami temperature tinggi dan tekanan tinggi dari logam cair pada waktu penuangan. Sehingga pemuaian panas, kekuatan panas, perubahan bentuk panas perlu diketahui. a. Pemuain Panas Pemuaian panas berubah sesuai dengan jenis pasir cetak, seperti ditunjukan pada gambar berikut ini. Gambar 2.17 Pemuaian panas bermacam-macam pasir Pasir pantai dan pasir gunung mempunyai pemuaian panas yang lebih kecil dibandingkan dengan pasir silica, sedangkan pasir oilvin dan pasir sirkon mempunyai pemuaian panas sangat kecil. Pemuaian panas bertambah sebanding dengan kadar air dari pasir dan menurun kalau kadar yang dapat terbakar bertambah. b. Kekuatan panas Kekuatan panas beruba-ubah sesuai dengan pasir cetak yang dipengaruhi oleh adanya kadar tanah lempung, distribusi besar butir dan berat jenis. Di bawah ini grafik dari kekuatan tekan panas dari pasir cetak. Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M 3 Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009. USU Repositoty © 2009 Gambar 2.18 Kekuatan tekan panas dari pasir cetak Pasir dengan besar butir tidak seragam dapat di padatkan sehingga mempunyai berat jenis yang tinggi, mempunyai permukaan sentuh yang luas dengan butir-butir tetangganya dan mempunyai kekuatan panas yang tinggi. c. Perubahan bentuk panas Perubahan bentuk dapat disebut kemampuan absorpsi pemuaian panas pada penuangan logam cair ke dalam cetakan. Perubahan bentuk akan bertambah apabila besar butiran mengecil dan kadar tanah lempung, tambahan khusus dan kadar airnya bertambah. Gambar 2.19 Deformasi panas dari pasir cetak 2.7 Peleburan dan Penuangan Besi Cor 2.7.1 Peleburan besi cor Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M 3 Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009. USU Repositoty © 2009 Ada berbagai dapur yang digunakan dalam meleburkan besi cor diantaranya yaitu peleburan besi cor dalam kupola dan pencairan besi cor dengan tanur induksi frekuensi rendah. Kupola dipergunakan secara luas untuk peleburan besi cor sebab mempunyai beberapa keuntungan yang unik, yaitu kontruksinya sederhana, operasinya mudah memberikan kemungkinan peleburan continue, memungkinkan untuk mendapatkan laju peleburan yang besar untuk tiap jamnya, baiaya yang rendah untuk alat-alat peleburan, dan memungkinkan pengontrolan komposisi kimia dalam daerah luas. Besi cor dicairkan dalam kupola secara tradisionil, tetapi pencairan dengan listrik dalam indutri sekarang menjadi meluas sebab-sebabnya adalah mudah dalam mengontrol komposisi dan temperature, kehilangan logam yang sedikit, kemungkinan untuk memakai logam bermutu rendah, mengurangi jumlah pekerja, serta memperbaiki persyaratan kerja. Ada dua tipe tanur listrik untuk mencairkan besi cor, yaitu adalah tanur induksi yang kedua adalah adalah tanur busur listrik. Dari jenis yang pertama, tanur terutama banyak dipakai adalah tanur induksi frekuensi rendah disebabkan tanur ini murah dan operasinya mudah.

2.7.2 Penuangan Besi Cor

Cairan Besi cor yang dikeluarkan dari tanur diterima dalam ladel dan dituangkan ke dalam cetakan. Ladel mempunyai irisan berupa lingkaran dimana diameternya hampir sama dengan tingginya. Untuk coran besar dipergunakan ladel jenis penyumbat seperti pada gambar 2.20 , sedangkan untuk coran kecil dipergunakan jenis ladel yang dapat dimiringkan. Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M 3 Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009. USU Repositoty © 2009 Gambar 2.20 Ladel jenis penyumbat Ladel dilapisi oleh bata samot atau bata tahan apiagalmatolit yang mempunyai pori pori kecil ,penyusutan kecil dan homogen. Nozel atas dan penyumbat, kecuali dibuat dari samot atau bahan agalmatolit kadang-kadang dibuat juga dari bata karbon. Panjang nozel dibuat cukup panjang agar membentuk tumpahan yang halus tanpa cipratan. Ladel harus sama sekali kering yang dikeringkan lebih dahulu oleh burner minyak residu sebelum dipakai. Dalam proses penuangan diperlukan pengaturan temperatur penuangan, kecepatan penuangan dan cara cara penuangan. Pada umunya, permulaan titik beku yaitu temperature penghentian termal proeutektik. Gambar 2.21 Penampilan skematis dari kurva pendinginan Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M 3 Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009. USU Repositoty © 2009 Untuk besi cor,penurunan temperaturenya berhubungan erat dengan karbon eqivalen CE = C + 13 Si . Karena itu karbon eqivalen dari cairan dicari dengan mendapatkan temperature penghentian termal proeuteqtek dari diagram pendinginan dibandingkan dengan kurva kalibrasi yang disiapakan sebelumnya.pada gambar 2.21.menunjukkan contoh kurva hubungan antara pendinginan dengan kadar karbon eqivalen dalam cairan besi. Gambar 2.22 Hubungan antara temperatur dan karbon equivalen Kecepatan penuangan umunya diambil sedemikian sehingga teerjadi penuangan yang tenang agar mencegah cacat coran seperti retak-retak dan sebagainya, kecepatan penuangan yang rendah menyebabkan: kecairan yang buruk, kandungan gas,oksidasi karena udara, dan ketelitian permukaan yang buruk. Oleh kerena itu kecepatan penuangan yang cocok harus ditentukan mengiat macam cairan, ukuran coran dan cetakan. Cara penuangan secara kasar digolongkan menjadi dua yaitu: penuangan atas dan penuangan bawah. Penuangan bawah memberikan kecepatan naik yang Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M 3 Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009. USU Repositoty © 2009 kecil dari cairan baja dengan aliran yang tenang. Penuangan atas menyebabkan kecepatan tuang yang tinggi dan mengasilkan permukaan kasar karena cipratan. Daripada itu dalam hal penuangan atas, laju penuangan harus rendah pada permulaan dan kemudian dinaikan secara perlahan-lahan. Dalam penempatan nozel harus di usahakan agar tidak menyentuh cetakan. Perlu juga mencegah cipratan dan memasang nozel tegak lurus agar mencegah miringnya cairan yang jatuh. 2.8 Pengujian dalam pengecoran 2.8.1 Pengukuran temperatur 1. Pirometer benam Pengukuran temperatur secara langsung dari cairan, dilakukan dengan jalan membenamkan termokopel platina-platina radium yang dilindungi oleh kwarsa atau pipa aluminium yang telah dikristalkan kembali. Sekarang dikembangkan pirometer benam yang dapat habis yang dilindungi oleh pipa kertas. 2. Pengujian batang Pengujian batang merupakan cara praktis yang dipergunakan untuk mengukur temperatur dari tanur induksi frekuensi tinggi dengan menggunakan kawat baja lunak dengan diameter 4 sampai 6 mm dan sebuah jam pengukur. Ujung kawat baja tersebut dicelupkan kedalam cairan dan waktu yang dibutuhkan untuk mencairkannya diukur, kemudian lama waktu itu dikonversikan kepada temperatur. 3. Pengujian Cetakan pasir atau pengujian sendok Syaiful Akbar : Perancangan Dan Pembuatan Rumah Pompa Sentrifugal Dengan Kapasitas 20 M 3 Jam Air Dengan Proses Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir, 2009. USU Repositoty © 2009 Baja cair diciduk dimasukkan kedalam cetakan pasir atau dalam sendok contoh yang berukuran tertentu, kemudian waktu yang dibutuhkan untuk membentuk lapisan tipis oksida diukur dengan jam pengukur dan dikonversikan kepada temperatur. 4. Lain-lain Pirometer optic dan pirometer radiasi dipegunakan untuk pengukuran temperatur.

2.9 Jenis-Jenis Rumah Pompa