1

“TEKNIK PENGECORAN LOGAM”

​

Disusun oleh

SUGIYO UTUH RANYONO

5212412040

​

Universitas Negeri Semarang

​

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

BAB 7�PELEBURAN DAN PENUANGAN BESI COR

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

PELEBURAN BESI COR DALAM KUPOLA

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

PELEBURAN BESI COR DALAM KUPOLA

Kupola dipergunakan secara luas untuk peleburan besi cor sebab mempunyai keuntungan yang unik sebagai berikut:

1. Konstruksinya sederhana dan operasinya mudah,
2. Memberikan kemungkinan peleburan kantinu,
3. Memungkinkan untuk mendapat laju peleburan yang besar untuk tiap jamnya,
4. Biaya yang rendah untuk alat-alat dan peleburan.
5. Memungkinkan pengkontrolan komposisi kimia dalam daerah luas

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Konstruksi kupola

Konstruksi dari kupola yang umum dibuat dari silinder baja yang tegak, dilapisi oleh bata tahan api. Bahan baku logam dan kokas diisikan dari pintu pengisi. Udara ditiupkan kedalam melalui tuyer, kokas terbakar dan bahan logam mencair. Logam cair dan terak dikeluarkan melalui lubang-lubang keluar pada dasar kupola. Jadi dalam kupola logam dipanaskan langsung oleh pembakaran dari kokas dan mencair, oleh karena itu memiliki efisiensi yang tinggi.

Gambar konstruksi kupola biasa

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Konstruksi kupola

Bagian dari mulai pintu pengisian sampai lubang keluar, dibagi menjadi beberapa daerah sesuai dengan keadaan keadaan bahan baku kupola.

1. Daerah pemanasan mula
2. Daerah lebur
3. Daerah panas lanjut
4. Daerah krus

Selain dari bagian dalam kupola dibagi menjadi beberapa daerah tergantung pada reaksi antara kokas dan gas

1. Daerah oksidasi
2. Daerah reduksi

Gambar kupola 3 ton

Tampak depan

Tampak belakang

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Konstruksi kupola

Kapasitas peleburan dari kupola dinyatakan oleh laju peleburan dalam ton per jam. Kapasitas peleburan berubah menurut: volume udara tiup, perbandingan besi pada kokas, dan syarat-syarat operasi peleburan lainnya, walaupun diameter kupola sama.

Kapasitas kupola

Daftar hubungan antara diameter kupola

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Konstruksi kupola

Tinggi efektif dari kupola adalah tinggi dari pertengahan tuyer sampai bagian bawah dari pintu pengisian. Di daerah ini logam dipanaskan mula. Karena itu kupola yang panjang akan efektif untuk pemindahan panas, tetapi kupola yang terlalu panjang mempunyai tahanan besar terhadap aliran gas jadi melibatkan resiko terjadinya penghancura kokas. Tinggi efekfif dari kupola yang standar biasanya 4-5 kali dari diameter dalam , diukur pada ketinggian tuyer

Daerah krus adalah daerah dari bagian bawah tuyer sampai kedasar kupola. Dalam daerah krus terdapat pula kokas, sehingga volume yang terisi oleh logam cairan kira-kira 45% dari volume daerah krus.

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Konstruksi kupola

Lubang cerat dan lubang terak dibuat didaerah krus. Bentuk dan susunan dari lubang-lubang berbeda menurut cara pengeluaran besi cairan dan terak. Proses pengeluaran besi cair dari terakyang sewaktu-waktu: dengan proses ini besi cair atau terak ditampung di dalam krus dan dikeluarkan sewaktu-waktu melalui lubang cerat atau lubang terak dengan operasi tangan.

Proses pengeluaran terak dari depan: terak mengalir secara kontinu bersama logam dari dasar dari dasar dan sekali gus terak terpisah dari logam cair. Proses in paling baik karena mempunyai kadar terendah dari unsur-unsur lain.

Proses pengeluaran dari belakang: dalam proses ini lubang cerat dan lubang terak dibuat pada tempat yang berlainan sehingga tidak perlu lagi memisahkan terak. Besi yang dikeluarkan secara kontinu pada proses pembuangan terak dari belakang atau proses pembuangan terak dari depan, mengalir keperapian depan dan sejumlah besi yang diperlukan dikeluarkan.

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Konstruksi kupola

Gambar proses kontinu pengeluaran terak dari depan

Gambar proses berganti pengeluaran besi dan terak

Gambar proses kontinu pengeluaran terak dari belakang

Gambar perapian depan

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Konstruksi kupola

Tuyer berfungsi memasukkan udara untuk pembakaran kokas pada aliran, volume dan tekanan yang memadahi. Jadi jumlah penampang tuyer harus ditentukan secara tepat. Jumlah luas penampang tuyer yang terlalu kecil menyebabkan kecepatan udara yang terlalu tinggi, sehingga menurunkan temperature dari gas pembakaran. Sebaliknya jika luasan tuyer terlalu besar akan menurunkan kecepatan udara dan pembakaran yang seragam tidak tercapai.

Daftar jumlah tuyer

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Konstruksi kupola

Bentuk tuyer adalah:

1. Silinder
2. Bujur sangkat
3. Bentuk kipas

​

bentuk kipas biasanya digunakan untuk kupola ukuran besar dan sedang, karena irisan sebelah dalamnya lebih dalam dengan maksud agar tiupan udara ke dalam tanurakan merata. Disarankan besi cor atau baja cor dipakai untuk bahan tuyer, sebab bahan tersebut mempunyai sifat dapat mempertahankan ukuran tyer dengan teliti selama operasi

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Konstruksi kupola

Kotak angina gunanya untuk mengumpulkan uadara yang ditiupkan oleh blower dan memberikan udara secara merata kedalam tanur melalui tuyer. Lebarnya kotak angina standar sama dengan diameter pipa tiup, dan tingginya 4 kali lebarnya.

Gambar konstruksi dan ukuran kotak angin

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Teori peleburan dalam kupola

Dalam kupola , panas yang terjadi karna reaksi eksotermik karena O₂ dalam udara yang ditiupkan , dan kokas akan mencairkan logam, membentuk terak, memindahkan kotoran kedlam terak dan mereduksi oksida-oksida.

Distribusi gas cerobang dalam udara melalui tuyer menyebabkan oksidasi :

​

C + O₂ → CO₂

koas terbakar dalam daerah ini, yang mempunyai temperature tingi di dalam tanur. Daerah ini disebut daerah oksidasi, seperti di sebut diatas.

​

Bagian atas dari daerah ini adalah daerah reduksi dimana CO₂ yang terjadi didaerah oksidasi sebagian dirubah menjadi CO oleh reaksi reduksi berikut:

​

CO₂ + C → 2CO

Reaksi ini adalah endotermik dan di percepat kalau termperatuh ditamabah, makan kebagian atas tungku, makin laju reaksi, dan temperatur gas makin turun.

​

Reaksi pada bagian oksidasi dan reduksi terjadi kalau kokas bersentuhan dengan udara tiup

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Teori peleburan dalam kupola

Ditribusi gas cerobong di pengaruhi oleh : ukuran kokas, volume udara tiup, ukuran tuyer, dan factor-fktor lainnya.

Dalam peleburan kupola adalah penting untuk mengatur kedudukan daerah oksidasi dan reduksi, sebab hal itu mempengaruhi mutu logam cair. Apabila daerah oksidai meluas ke bagian atas dari tungku, maka logam padat berada dalam lingkungan oksidasi kuat dan oksidasi dari logam meningkat

Oleh sebabab itu keadaan seperti itu menyebabkan kerugian seperti kehilangan banyak Si, formasi grafit yang tidak biasa, penyusutan dan seterusnya

​

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Teori peleburan dalam kupola

Terak kupola terdiri dari : fluk, batu gamping, bahan pelapis, abu kokas, dan oksida logam. Komposisi dari terak berfluktasi, tergantung pada keadaan operasi atau macam bahan yang di pakai

Oksida-oksida ini dalam terak akan bereaksi dengan karbon dari logam cair dan dengan kokas, menurut reaksi ya adalah sebagai vberikut :

FeO + C →Fe + CO

SiO + 2C → Si + 2CO

Jadi logam-logam tersebut di reduksi. Reaksi ini mengikat dengan naiknya temperature.

Daftar komposisi kimia dari terak kupola

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Teori peleburan dalam kupola

Factor lain yang penting adalah pengambilan belerang dari kokas, kokas biasanya mengandung 0,5 – 0.8 % belerang, kikira-kira 30 % dari itu bias dikatan diabsorsi oleh logam cair . tetapi belerang yang di absorsi itu berupa sulfide dalam logam cair, diambil oleh CaO yang telah berada dalam terak sacara berlebih

Reaksi ini adalah sebagai berikut :

CaO + FeS → CaS + FeO

CaO + MnS → CaS+ MnO

​

Kalau FeO dan MnO terdapat pada terak dalam jumlah yang besar, maka reaksi tersebut sukar berkisar ke kanan. Jadi penghilangan beleang yangh cukup tidak terjadi. Karena alasan ini peleburan yang bersifat oksidasi harus di hindari.

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Teori peleburan dalam kupola

Kelebihan uda tiup dan kekurangan muatan kokas menurunkan tingginya alas kokas dan mengakibatkan oksidasi dari besi, karena logam berada dalam lingkungan oksidasi kuat. Oleh sebab itu alas kokas harus di ushakan setinggi mungkin, yg bertujuan untuk mencegah oksidasi dari besi dan temperature logam yang tinggi.

​

Fungsi dari muatan kokas adlah untuk menjaga agar alas kokas berada pada tinggi tetap dan agar operasi yg tetap secara kontinu untuk waktu yang lama.

Gambar 7.13 pengaruh besar butir kokas pada pembakaran dalam kupola

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Teori peleburan dalam kupola

Dalam persamaan di atas, variasi dar ukuran kokas di perhitungkan. Tapi secara emprik, volume udara yang cocok tidak berubah banyak menurut perbandngan besi terhadap kokas.

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Teori peleburan dalam kupola

Bahan baku kupola yg paling di gunakan adalah besi kasar. Untuk mendapatkan besi coran yang baik sebaikmnya menggunakan besi kasar yang baik. Jumlah umum besi kasare kira-kira 20-30% dari bahan baku logam

Sekrap baja biasa di pakai juga sebagai bahan baku kupola.komposisi \sekrap baja yang bersijh adalah seragam dan bias di peroleh dengan harga murah

Kadar karbon yang rejndah dan kadar silicon yang rendah adalah menguntungkan untuk mendapatkan coran dengan presentasi C dan Si yang terbatas . umumnya 30-40% dari bahan baku logam adalah sekrap baja

Ukuran dan bentuk dari sekrap adalah penting untuk menjaga keadaan yang semurna dan cerobong. Sebagai contoh, kalua sekrap berbentuk pelat-pelat tipis, maka kehilangan karena oksidasi besar. Sebaliknya pelat sekrap yang tebal menurunkan temperature dalam cerobong.

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Teori peleburan dalam kupola

Sekrap balik seperti corannyang cacat, bekas penambahan, saluran turun.

Paduan besi seperti Fe-Si, Fe-Mn, dibubuhkan untuk mengatur komposisi. Kalua persentasi dari baja bertambah, perlu pengaturan komposisi oleh paduan besi. Pada pengatur komposisi harus dipertimbangkan perubahan komposisi logam cair karena oksidasi dalam cerobong dan reaksi dengan tarak dan kokas

Daftar ukuran yang cukup dari muatan sekrap baja

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Teori peleburan dalam kupola

Paduan besi seperti Fe-Si, Fe-Mn, dibubuhkan untuk mengatur komposisi. Kalua persentasi dari baja bertambah, perlu pengaturan komposisi oleh paduan besi. Pada pengatur komposisi harus dipertimbangkan perubahan komposisi logam cair karena oksidasi dalam cerobong dan reaksi dengan tarak dan kokas.

Persentase C berubah karena hilangnya karbon, yang disebabkan oleh oksidasi logam cair dalam cerobong dan pengarbonan yang disebabkan oleh reaksi antara logam air dengan kokas. .

Persentase C diatur oleh perbandingan besi kasar dan sekrap baja. Tambahan harus dimasukkan dalam perhitungan perbandingan, maka untuk mengimbangi kehilangan pada peleburan, dimasukkan 10 – 25% untuk Si dan 15 – 30% untuk Mn sebagai tambahan.

Persentase S bertambah karena pengambilan S sari kokas. Peningkatan belerang yang diperkenankan biasanya 0,1%.

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Teori peleburan dalam kupola

Daftar contoh muatan campuran logam

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Operasi Kupola

Lapisan: batu tahan api, bahan tahan api yang dapat dicorkan atau bahan api penambal dipergunakan untuk lapisan kupola. Operasi dengan lapisan asam memerlukan bahan tahan api samot, atau batu talek dan operasi dengan lapisan basa memerlukanbahan tahan api magnesia atau dolomit. Ketebalan yang dikehendaki dari adona kira-kira 3 sampai 4 mm.

Perbaikan: biasanya mempersiapkan kupala dimulai dengan memperbaiki lapisan yang telah terkena erosi selama pemakaian. Pada perbaikan tuyer dan lubang cerat, harus diperhatikan ukuran, bentuk dan sudutnya.

Gambar 7.14 bentuk dinding dalam dari kupola

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Operasi Kupola

Campuran pasir dasar untuk menutup pintu ditebarkan diatasnya setebal 30 – 50 mm setelah itu dipadatkan. Campuran pasir ditunjukkan pada daftar 7.6

Pemanasan dari kupola: setelah pelapisan selesai lapisan harus dikeringkan perlahan-lahan. Pengeringan dilakukan dengan membakar alas kokas. Lubang dan saluran cerat harus cukup dipanaskan mula dengan membakar kayu atau kokas, atau dengan burner yaitu mencegah penurunan temperature pada logam cair yang pertama

Daftar 7.6 campuran dari pasir alas kupola

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Operasi Kupola

Penyalaan: setelah kupola diprbaiki dan dikeringkan, penyalaan harus disiapkan kira-kira 3 sampai 4 jam sebelum jadwal waktu pengeluaran. Apabila digunakan burner gas khusus untuk penyalaan, alas kokas langsung bias dinyalakan tanpa kayu bakar.

Tiupan mula: kalua api pembakaran telah mencapai bagian atas dari alas kokas, lubamg-lubang pengintip ditutup dan tiupan mulai dilakukan selama 3 sampai 5 menit. Selama tiupan mula, alas kokas harus diatur sampai mencapai tinggi yang benar yaitu diukur dari pintu pengisian. Untuk kupola kecil yang diameternya kurang dari 700 mm, tinggi alas kokasnya 1,5 – 1,8 kali diameter dalam. Dan untuk kupola besar 1200 – 1300 mm.

Bahan muatan: jumlah bahan logam sebagai muatandihitung berdasarkan daftar penyusutan bahan. Berat satu muatan logam disarankan 1/10 sampai 1/5 dari laju peleburan per jam. Jumlah muatan kokas ditentuka berdasarkan angka perbandingan besi terhadap kokas. Jumlah batu gamping sebbagai sumber terak disarankan 25 – 35% dari berat kokas.

Urutan pemuatan pertama adalah:

• Batu gamping
• Logam
• Kokas
• Dst..

Namun yang lebih penting untuk diperhatikan adalah: mencegah pemuatan bahan-bahan yang ukuranyya tidak seragam.

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Operasi Kupola

Permulaan dari tiupan: setelah bahan-bahan dimuatkan sampai mencapai bagian bawah pintu pengisian, logam dipanaskan mula selama 15-20 menit tanpa tiupan. Setelah pemanasan mula, tiupan udara dimulai. Untuk mendapatkan logam cair yang bertemperatur tinggi sejak permulaan, perlu dipergunakan alas kokas yang tinggi, tiupan udara yang berlebih atau ditambahkan 1 – 2% kalsium karbid pada muatan kokas yang pertama.

Pencairan dan pengeluaran: dalam proses pengeluaran terakdari depan dan dari muka, pengeluaran besi dilakukan secara kontinu tanpa berhenti. Kokas batu gamping dan logam harus dimasukkan pada waktu-waktu tertentu untukmengisi kupola sampai bagian bawah dari pintu pengisian. Sela proses pencairan perlu dilakukan pengecekan pada laju pencairan, temperature besi cair, tekana udara tiup, dan lain lain.

Akhir dari waktu operasi: menjelang akhir operasi, tekanan udara turun disebabkan penurunan tinggi alas kokas. Oleh karena itu katup udara perlu diturunkan agar volume udara tiup tetap.

Serempak dengan penghentian tiupan udara: lubang intip tuyer dibuka, besi dan terak dikeluarkan dari lubang cerat dan lubang terak. Kemudian pintu dasar kupola dibuka dan isinya dijatuhkan di atas pasir yang sudah ditaburkan di bawah kupola.

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Operasi Kupola

Syarat untuk temperature pengeluaran yang tinggi:

​

1. Tinggi efektif dari kupola
2. Volume udara tiup yang cocok
3. Mempergunakan kokas yang keras
4. Alas kokas yang tinggi
5. Peniupan yang cukup sebelum tungku bekerja secara stabil
6. Muatan kokas yang cukup
7. Ukuran dan berat besi muatan sesuai dengan diameter kupola
8. Laju pencairan yang cocok sesuai dengan damter kupola

​

Syarat untuk besi bersih tanpa oksida:

1. Alas kokas yang tinggi
2. Muatan kokas yang cukup
3. Ukuran dan berat besi muatan sesuai dengan diameter kupola
4. Mencegah kelebihan udara tiup dan tekanan lebih dari udara tiup

Syarat untuk besi yang homogeny dan mempunyai komposisi kmia yang diminta:

1. Mempergunakan besi kasar yang baru yang komposisi kimianya diketahui
2. Pengaturan lebih baik dari sekrap balik dengan penggolongan sekrap
3. Mempergunakan besi yang cocok dengan diameter kupola
4. Mempergunakan tuyer yang meniupkan jumlah udara yang sama
5. Mempergunakan perapian muka

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Operasi kupola masa sekarang

Lapisan di daerah cair di atas tuyer adalah bagian yang paling banyak mengalami erosi, apabila hal itu terjadi maka dinding baja akan terpanaskan dan menjadi merah sehingga operasi dihentikan. Hal ini adalah alasan digunakannya kupola sebagai pendingin.

Jenis-jenis kupola denga pendingin air:

1. Menggunakan selubug air (gambar 7.15)
2. Menggunakan semprotan air (gambar 7.16)

Gambar 7.15 kupola didinginkan air jenis selubung

Gambar 7.16 kupola didinginkan dengan semprotan air

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Operasi kupola masa sekarang

Udara yang dipanaskan mula menaikkan temperature di dalam kupola dan keuntungannya adalah sebagai berikut:

1. Menaikkan temperature besi cair
2. Menurunkan perbandingan besi dan kokas pada temperature tertentu
3. Mnurunkan kehilangan unsur-unsur silicon, mangan, besi dan lainnya, karena oksidasi.
4. Memungkinkan untuk mempergunakan bahan logam yang berkualitas rendah dan ongkos bahan yang relative sedikit
5. Meningkatkan laju pencairan

Cara memanaskan udara:

1. Mempergunakan panas yang terdapat dalam gas buang dari kupola
2. Mempergunakan panas pembakaran dari gas CO yang terdapat pada gas kupola
3. Mempergunakan sumber panas dari luar yaitu panas dari pembakaran gas atau minyak

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Operasi kupola masa sekarang

Gambar 7.17 kupola tiupan udara panas dengan mempergunakan panas gas buang

Gambar 7.18 kupola tiupan udara panas mempergunakan panas pembakaran gas buang

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Operasi kupola masa sekarang

Uap airdalam udara masuk ke dalam kupola dan menurunkan temperature basi cair yang menyebabkan cacat tuangan. Alasannya adalah uap air yang bereaksi dengan kokas

​

H₂O + C ↔ CO + H₂ (29,4 cal)

2H₂O + C ↔ CO₂ + 2H₂ (19,4 cal)

Reaksi tersebuat adalah reaksi endotermik dan karenanya panas dari pembakaran kokas terbuang untuk reaksi tersebut. Pengaruhnya ialah menurunkan temperature, memperluas daerah oksidasi, dan menyebabkan oksidasi pada waktu pencairan.

Agar dapat menghilangan pengaruh buruk tersebut perlu dilakukan penurunan kelembaban udara yang ditiupkan.

Berikut adalah proses yang sering dipakai dalam kupola:

1. Penurunan kelembaban dengan silica gel (padat)
2. Penurunan kelembaban dengan litium klorida (larutan)
3. Penurunan kelembaban dengan refrigeransi

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

PENCAIRAN BESI COR DENGAN TANUR INDUKSI FREKUENSI RENDAH

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

PENCAIRAN BESI COR DENGAN TANUR INDUKSI FREKUENSI RENDAH

Besi cor dicairkan dengan kupola secara tradisional, tetapi pencairan dengan listrik dalam industry sekarang menjasi meluas

Sebab

sebab

Tipe tanur listrik:

1. Tanur induksi
2. Tanur busur listrik

daftar sifat-sifat dari berbagai unsur pelabur induksi

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

PENCAIRAN BESI COR DENGAN TANUR INDUKSI FREKUENSI RENDAH

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Macam dan Konstruksi Tanur Induksi Frekensi Rendah

Kebanyakan tanur induksi yagbiasa dipakai adalah mempergunakan rekuensi 50 – 60 Hz, tetapi sekarang tanur menggunakan frekeunsi tiga kali lipat ( 150 – 180 Hz)

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Macam dan Konstruksi Tanur Induksi Frekensi Rendah

Tanur ini disebut pula tanur tak berinti. Ruangan tanur tempat logam cair berbentuk krus ditunjukkan gambar 7.19

Lilitan kedua yang didinginkan air mengelilingi krus dan diluar lilitan diletakkan juk yang terdiri dari plat berlapis banyak, berfungsi untuk memusatkan fluks magnet dan menahan lilitan.

Keuntungan dari tanur jenis ini adalah:

1. Konstruksinya sederhana
2. Bata tahan api bersifat asam yang murah
3. Pembuatan yang mudah

Sedangkan kelemahannya adalah: tanur jenis ini mempunyai efisiensi yang lebih rendah dari tanur jenis saluran

Tanur jenis kru cocok untuk mencairkan logam dari mulai temperature kamar. Tanur jenis kru ditunjukkan seperti pada gambar 7.20

Gambar 7.19 tanur induksi jenis kurs

Gambar 7.20 tanur induksi frekuensi rendah jenis krus

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Macam dan Konstruksi Tanur Induksi Frekensi Rendah

Dibagi menjadi dua daerah (gambar 7.21):

1. Daerah pemanasan
2. Daerah kurs

Tanur digolongkan menjadi beberapa jenis sesuai dengan letak dan jumlah inti. Pada pokoknya, lilitan sekitar inti adalah lilitan pertama dan logam dalam saluran merupakan lilitan kedua

Tanur jenis saluran mengambil tenaga listrik lebih sedikit, tetapi memerlukan bahan tahan api yang netral berkualitas tinggi dan membutuhkan tenaga ahli dalam pembuatannya.

Karena konstruksinya, tanur ini tidak dapat memulai bekerja dengan isi logam dingin, sehingga biasanya 20 – 30 % logam cair disisakan untuk memulai operasi berikutnya

Oleh karena itu, tanur ini sering digunakan dalam peleburan dupleks yaitu sebagai perapian depan dari kupola atau tanur penyimpan. Gambar 7.22 menunjukkan tanur jenis saluran

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Keistimewaan dari Peleburan dalam Tanur induksi Frekuensi Rendah

Keistimewaan tanur ini dibandingkan dengan peneburan dalam kupola adalah gerakan pengadukan dari logam cair.

Gaya pengaduk dalam tanur induksi berbanding terbalik dengan akar frekuensi dan berbanding lurus dengan tenaga listrik yang diberikan. Gaya ini mengaduk logam cair dipermukaan tengahdari tanur.

Pengeruh buruk dari pengadukan ini adalah oksidasi dari logam cair yang erosi yang meningkat dari lapisan kalua logam cair dibiarkan untuk waktu yang lama di dalam tanur.

Komposisi logam cair yang tertampung dalam tanur berubah sedikit demi sedikit. Akan tetapi temperature penahanan yang terlalu tinggi akan menyebabkan komposisi turun lebih banyak.

Laju penambahan Fi-Si daan Fe-Mn untuk memelihara komposisi adalah sangat tinggi yaitu di atas 90%.

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Operasi dari Tanur Induksi Fekuensi Rendah

Sifat yang diperlukan bagi bahan lapisan:

1. Sifat tahan api yang tinggi
2. Mempunyai kestabilan kimia terhadap logam cair dan terak
3. Kekuatan tahan arus yang tinggi untuk pengisian dan pengeluaran
4. Merupakan isolasi listrik yang baik
5. Mempunyai kekuatan ditumbuk dan dipadatkan

Daftar 7.8 menunjukkan bahan lapisan untuk tanur induksi frekuensi rendah yang biasa

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Operasi dari Tanur Induksi Fekuensi Rendah

Tanur tipe

saluran

Tanur tipe

kurs

Tanur ini dipakai cara kering. Kelebihan jumlah unsur tambahan (asam borat) meningkatkan kevepatan tumbuh daerah sinter yang dapat menyebabkan retakan besar karena pengeruh panas. Secara umum di tunjukkan pada gambar 7.23

Untuk mendapatkan lapisan yang baik, tidak hanya diperlukan teknik pelapisan yang baik, tetapi diperlukan ukuran butir yang sedang dan seragam. Dijelaskan opada daftar 7.9

Gambar 7.23 jumlah penambahan yang cukup dari asam borat cocok dengan titik cair dari logam

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Operasi dari Tanur Induksi Fekuensi Rendah

Tanur tipe

saluran

Tanur tipe

kurs

Pelapisan tanur jenis ini dilaakukan dengan cara basah karena bentuknya yang rumit. Kadar air dari bahan lapisan harus 2,5 – 3% dan bahan ini dicampur dengan bahan tahan api secara seragam

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Operasi dari Tanur Induksi Fekuensi Rendah

Untuk tanur kurs:

Seteah selesai pelapisan kemudian arus listrik dijalankan untuk mencairkan besi agar terjadi penyinteran pada lapisan. Untuk memperkuat lapisan terak perlu dicairkan lebih banyak logam dari pada biasanya. Hasil yang baik didapat dengan operasi yang kontinu selama empat atau lima hari setelah setelah langkah selesai.

Untuk tanur saluran:

Kandungan air dalam saluran harus hilang sama sekali sebelum penyiteran. Penyinteran dilakukan dengan dua cara

1. Mencairkan logam dalam saluran arus induksi
2. Membkar kayu yang diisikan dalam saluran oleh burner

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Operasi dari Tanur Induksi Fekuensi Rendah

Dibandingan dengan peleburan kupola, peleburan dengan listrik mempunyai keuntungan dalam kebebasan memakai bahan logam yang murah. Biasanya digunakan komposisi dari bahan beban seperti yang ditunjukkan pada daftar 7.10

Peleburan sekrap deingin dalam tanur kurs perlu dilakukan dengan memasukkan bahan sedikit demi sedikit agar mencegah turunnya temperature tanur.

Dalam hal peleburan dengan tanur jenis saluran, maka operasi yang kontinu dilakukan setelah peleburan untuk penyimteran.

Hal hal yang perlu dalam operasi tersebut:

1. Ada perbedaan temperature 100 sampai 150 ⁰C antara daerah kurs dan daerah saluran.
2. Perlu dilakukan pengeluaran terak yang cukup untuk melindungi lapisan
3. Permukaan logam cair yang terlalu rendah dalam kurs menyebabkan terkandungnya terak didaerah saluran yang mengakibatkan daya guna listrik turun

Daftar 7.10 perbandingan campuran dari bahan muata untuk peleburandalam tanur induksi frekuensi rendah

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

PEMERIKSAA DAN PERLAKUAN

BESI COR CAIR

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Pemeriksaan dan perlakuan besi cor cair

Perlu dilakukan pemeriksaan komposisi dan sifat-sifat dari besi cair yang dikeluarkan, sebelum dituangkan ke cetakan. Shingga diperlukan pemeriksaan dan perlakuan pada logam cair seperti inokulasi

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Pemeriksaan Bakal

Untuk pengujian cil dipakai batang uji jenis pasak dan batang uji jenis rata. Jenis tersebut ditunjukkan pada gambar 7.24

Umumnya persentase C dann Si yang lebih rendah menyebabkan lebih dalamnya cil dan sebaliknya. Gambar 7.25 menunjukkan hubungan antara dalamnya cil dan karbon jenuh (S_c)

Gambar 7.24 dua jenis dari coran batang uji cil

Gambar 7.25 pengaruh karbon jenuh pada dalam cil dari batang uji pasak

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Pemeriksaan Bakal

Dibawah temperature 1400 ^oC lapisan oksida terbentuk di atas permukaan besi cair, lapisan oksida itu terpecah-pecah oleh gas yang keluar dari cairan logam dan membentuk berbagai gambar-gerak. Gambar gerak tersebut menyatakan sifat cairan secara kasar.

Secara kasar gambar-gerak dibagi menjadi dua macam yang ditunjukkan pada gambar 7.26

Gambar 7.26 empat jenis gambar-gerak

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Pemeriksaan Bakal

Pada umumnya permulaan dari titik beku yaitu temperature penghentian termal proeutektk. Untuk besi cor berhubungan erat dengan persentase karbon ekuivalen (CE = C% + 1/3 Si%)

gamabar 7.27 dan 7.28 masing-masing menunjukkan contoh kurva pendingin dan kurva kalibrasi yang didapat dari percobaan.

Gambar 7.29 menunjukkan bahwa harga perkiraan karbon ekuivalen lebih dapat dipercaya dibandingkan dengan hasil analisa kimia

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Pemeriksaan Bakal

Untuk pengukuran temperature dipakai: termokopel, pirometer optic atau pirometer warna. Pirometer optic adalah yang paling banyak dipakai karena lbih murah dan lbih mudah dipakai

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Perlakuan Logam Cair

Pengaruh inokulasi akan menurunbersama lalunya waktu setelah inokulasi seperti yang ditunjukkan pada gambar 7.31. oleh karena itu batang inokulan kadang-kadang dipasang pada tempat pengeluaran dari sebuah ladel seperti ditunjukkan pada gambar 7.32.

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Perlakuan Logam Cair

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Perlakuan Logam Cair

Sebelum penuangan kadang-kadang ditambahkan sedikit Ni, Cr, Cu, Mo, dan sebagainya. Dengan maksud untuk memperbaiki sifat-sifat mekanik, tahan panas, tahan korosi, tahan aus dan sifat lainnya.

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Perlakuan Logam Cair

Dibawah 0,1% belerang memberikan pengaruh buruk yang kecil pada sifat-sifat besi cor. Tetapi dalam memperoduksi besi cor bergrafit bulat perlu mengurangi belerang sampai dibawah 0,001 sampai 0,002% sebelum prpses pembuatan grafit

Alasannya adalah bahwa sejumlah paduan magnesium yang mahal dan cukup banyak sebagai bahan untuk membuat grafit bulat, dihabiskan oleh reaksi kimia dengan belerang, sebelum terjadi proses pembuatan grafir.

Sebagai bahan pengurang belerang banyak dipakai kalsium karbid (CaC₂)

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

PEMBUATAN BESI COR BERGRAFIT BULAT

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Pembuatan Besi Cor Bergrafit Bulat

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Peleburan dan Pengurangan Belerang

Proses pembuatan dari besi cor bergrafit bulat kira-kira sama dengan proses peleburan besi cor kelabu, tetapi perlu mengurangi unsur-unsur perintang dalam proses pembuatan grafit.

Proses peleburan untuk mengurangi kasar belerang dalam besi digolongkan dalam cara berikut:

1. Cara pengeluaran cairan besi yang mengandung belerang rendah.
2. Cara pengeluaran cairan besi yang mengandung belerang banyak dan kemudian pengurangan belerang

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Peleburan dan Pengurangan Belerang

Peleburan kupola basa cocok untukkapasitas produksi besar dengan temperature tinggi. Dalam proses ini belerang dikurangi pada waktu peleburan oleh reaksi kimia antar terak dengan cairan besi.

Kelemahan proses ini terletak dalam kesukaran operasi, kehilangan silicon yang banyak selama peleburan dan bata tahan api basa yang mahal.

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Peleburan dan Pengurangan Belerang

Peleburan dengan tanur busur listrik mampu untuk membuat cairan bekadar belerang rendah pada temperature tinggi karena lapisan basa dan terak basa

Cara ini dilakukan untuk produksi kecil dari coran karena biaya peralatan dan operasi yang mahal

Tanur induksi frekuensi rendah banyak sekali dipakai dalam pabrik pengecoran karena mudahnya operasi. Tanur ini tidak mempunyai reaksi pengurangan belerang,. Oleh karena itu perlu bahan muatan berkadar belerang rendah

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Peleburan dan Pengurangan Belerang

Peleburan kopila asam adalah yang paling banyak dipakai untuk mencairkan besi cor. Cairan besi mengabsorbsi belerang dari kokas, yang menghasilkan kadar belerang 0,05% - 0,15%. Untuk pengurangan belerang dipakai bahan CaC₂ .

Gambar 7.33 menunjukkan contoh proses pengurangan belerang dalam ladel. Cara perlakuan ini mrngurangi kadar belerang sampa dibawah 0,03%. Tapi sayangnya ini akan menurunkan temperature cairan.

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Proses Pembuatan Grafit

Paduan Mg ditambahkan pada pemukaan cairan dalam bentuk ladel pengolah denagn tutup kuat untuk mempertahankan dari reaksi yang kuat. Kemudian diaduk. Cara ini digunakan untuk penambahan yang sedikit

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Proses Pembuatan Grafit

Paduan magnesium ditempatkan pada dasar ladel pengolahan, kemudian cairan dialirkan diatas paduan magnesium itu. Untuk menaikkan daya gunanya kaddang-kadang bahan tambahan ini ditutup oleh grafit

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Proses Pembuatan Grafit

Gumpalan dari paduan magnesium berukuran 10-50 mm ditempatkan dalam wadah yang dibuat dari grafit atau baja kemudian dicemplungkan kedalam ladel yang terisi besi cair. Cara ini banyak digunakan untuk pengolahan besi dengan jumlah kecil atau besar

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Proses Pembuatan Grafit

Magnesium murni atau paduan magnesium tinggi ditambahkan dalam sebuah ladel dengan tekanan beberap kali tekanan atmosfir.

Jumlah paduan magnesium ditentukan dengan mengingat akan hasilnya yang dicapai dari cara penambahan yang dipakai, dengan ancang-ancang pengembalian magnesium sekitar 0,03 – 0,006%

Jumlah penambahan bahan cukup sedikit kalua kadar belerang dari besi cair cukup rendah. hubungan ini ditunjukkan gambar 7.37, 7.38, 7. 39.

Setelah penambahan magnesium, dilakukan inokulasi besi-silicon sebanyak 0,5 – 1,0% untuk mengolah cil yag disebabkan oleh Mg.

Jumlah kadar Mg dan pengaruhnya pada pembulatan grafit berkurang menurut waktu yang ditunjukkan pada gambar 7.40

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Proses Pembuatan Grafit

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Proses Pembuatan Grafit

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

PENUANGAN BESI COR

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Penuangan Besi Cor

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Ladel Penuangan

Besi yang dialirkan dari tanur pelebur diterima oleh ladel tlan, kemudian dituangkan ke dalam cetakan.

Ladel biasanya berbentuk kerucut atau silinder. Jenis cerek the dan jenis tulang dasar dapat dipakai untuk mencegah terbawanya terak dan inkulasi.

Untuk memindahkan ladel banyak dipergunakan monorel dengan kerekan listrik. Gambar 7.41 menunjukkan ladel jenis kerucut dengan roda pemutar gigi. Segangkan gambar 7.42 menunjukkan penuangan dengan mempergunakan ladel

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Perhatian pada Pekerjaan Penuangan

Pengeringan ladel yang tidak sempurna menyebabkan turunnya temperature logam cair, oksidasi dari cairan, dan cacat coran seperti rongga udara, lubang-lubang jarum, dan sebagainya

Sebelum penuangan, terak diatas cairan harus dibuang. Terak terjadi karena penambahan inokulan dan erosi dari lapisan.

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Perhatian pada Pekerjaan Penuangan

Temperatur penuangan banyak mempengaruhi kualitas cairan. Kalau temperature terlalu rendah menyebabkan waktu pembekuan yang pendek, kecairan yang buruk dan menyebabkan cacat coran seperti rongga penyusuran, rongga udara, salah alir, dan sebagainya.

Dalam menuang logam penting dilakukan dengan tenang dan cepat. Selama penuanga cawan tuang perlu terisi penuh dengan logam cair. Waktu penuangan yang cocok perlu ditentukan, dengan mempertimbangkan berat dan table coran, sifat cetakan dan sebgainya

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Penuangan Otomatik

Pada jenis ini tanur induksi frekuensi rendah dipergunakan sebagai ladel penuang.. Pada dasar ladel terdapat sumbat yang dapat dijalankan secar hidrolik. Seluruh tanur bergerak serempak bersama dengan gerak aliran cetakan di atas rel yang sejajar dengan rel pembuat cetakan. Pada akhir penuangan inframerah dari cetakan logam yang meluap ditangkap oleh tabung fotosel dan signalnya diamplifikasikan untuk menutup sumbat. Gambar 7.43

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Penuangan Otomatik

Ladel biasanya dijalankan engan tangan. Pada jenis ini dirubah menjadi mesin penuang otomatik. Gambar 7.44 menunjukkan ladel jenis tersebut.

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Penuangan Otomatik

Pada jenis peralatan ini, logam cair dalam tanur penyimpanan dituang melalui lubang penuang denga perantaraan tekanan udara. Gambar 7.45 menunjukkan salah satu dari mesin jenis ini yang mempunyai tanur induksi frekuensi rendah jenis saluran dimana termasuk saluran pemberi, saluran penuang, dan mekanisme penekan

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

Penuangan Otomatik

Pompa elektromagnetik adalah pompa yag memberikan gaya dorog pada cairan logam yang timbul dari aksi electromagnet antara lalapangan magnet yang bergerak dan arus induksi pada cairan. Cairan diangkat melalui saluran gradient angkat dan dituangkan melalui lubang penuangan. Gambar 7.46 menunjukkan salah satu jenis mesin penuang pompa electromagnet. Sedangkan gambar 7.47 menunjukkan aliran dari logam.

TEKNIK MESIN, S1 UNNES

TEKNIK MESIN, S1 UNNES