BESI TUANG (CAST-IRON)
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.
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.
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)
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.
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
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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 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.
Slots Nearby in Las Vegas, NV - MapYRO
BalasHapusFind Casino Nearby in Las 남양주 출장안마 Vegas, NV, 89109 Where 서산 출장마사지 is Slots near Casino? 구리 출장안마 Casino, hotel and entertainment is 춘천 출장안마 available 제주도 출장안마 near the city center.