Bab II Landasan Teori

Bab II Landasan Teori

Bab IILandasan Teori 2.1Pengetahuan Dasar PengecoranPengecoran adalah suatu proses penuangan material cair seperti logam atau plastik yang dimasukan ke dalam cetakan, kemudian dibiarkan membeku di dalam cetakan tersebut, dan kemudian dikeluarkan untuk dijadikan komponen mesin. Pengecoran digunakan untuk membuat bagian mesin dengan bentuk yang kompleks.Logam cair dituangkan ke dalam cetakan pengecoran digunakan untuk membentuk logam dalam kondisi panas sesuai dengan bentuk cetakan yang telah dibuat. Pengecoran dapat berupa material logam cair atau plastik yang bisa meleleh, juga material yang terlarut air misalnya beton atau gypsum, dan material lain yang dapat menjadi cair ketika dalam kondisi basah seperti tanah liat, dan lain-lain yang jika dalam kondisi kering akan berubah menjadi keras dalam cetakan, dan terbakar dalam perapian.

Gambar 2.1 Proses Pengecoran

2.2Pengecoran Sentrifugal Pengecoran sentrifugal merupakan salah satu proses pengecoran yang menghasilkan produk cor berbentuk silinder dengan cara memutar cetakan pada sumbunya. Proses pengecoran dapat dilakukan secara vertical maupu horizontal tanpa menggunakan inti. Produk cor yang dihasilkan melalui metode ini mempunyai arah pembekuan yang terarah dari bagian diameter luar menuju ke diameter dalam, sehingga menghasilkan produk cor yang terbebas dari cacat pengecoran terutama shrinkage yang paling sering dijumpai pada proses sand casting.Pengecoran ini digunakan secara intensif untuk pengecoran plastik, keramik, beton dan semua logam. Pengecoran sentrifugal roda kereta api merupakan aplikasi awal dari metode yang dikembangkan oleh perusahaan industri Jerman dan kemampuan ini menjadikan perkembangan perusahaan menjadi sangat cepat.Penggunaan pengecoran sentrifugal adalah berdasarkan pada produktivitas yang tinggi, penggunaan ruangan yang kecil, kemungkinan pengecoran produksi massa dengan ketelitian dan kualitas yang baik dan murah. Pada pengecoran ini perlu diadakan penelitian dalam bentuk coran yang dapat dibuat, bagaimana menurunkan biaya, membuat cetakan logam dan cara penuangan (kecepatan putar, kecepatan tuang, dan temperatur).

Gambar 2.2 Pengecoran Sentrifugal Vertikal

2.3 Gypsum Gypsum sering digunakan untuk asesoris rumah untuk memperindah tampilan. Tetapi gypsum pada tugas akhir digunakan sebagai material pengikat. Gypsum adalah salah satu contoh mineral dengan kadar kalsium yang mendominasi pada mineralnya. Gypsum yang paling umum ditemukan adalah jenis hidrat kalsium sulfat dengan rumus kimia (CaSO4,2H2O). Gypsum adalah salah satu dari beberapa mineral yang teruapkan. Contoh lain dari mineral-mineral tersebut adalah karbonat, borat, nitrat, dan sulfat. Mineral-mineral ini diendapkan di laut, danau, gua dan di lapisan garam karena konsentrasi ion-ion oleh penguapan. Ketika air panas atau air memiliki kadar garam yang tinggi, gypsum berubah menjadi basanit (CaSO4,H2O) atau juga menjadi anhidrit (CaSO4). Dalam keadaan seimbang, gypsum yang berada di atas suhu 108F atau 42C dalam air murni akan berubah menjadi anhidrit. Gypsum merupakan garam yang pertama kali mengendap akibat proses pengembunan air laut diikuti oleh anhidrit dan halit, ketika salinitas makin bertambah. Sebagai mineral evaporit, endapan gypsum berbentuk lapisan di antara batuan-batuan sedimen batu gamping, serpih merah, batu pasir, lempung, dan garam batu, serta sering pula berbentuk endapan lensa-lensa dalam satuan-satuan batuan sedimen. Menurut para ahli, endapan gypsum terjadi pada zaman Permian. Endapan gypsum biasanya terdapat di danau, laut, mata air panas, dan jalur endapan belerang yang berasal dari gunung api.

Gambar 2.3 Gypsum 2.4 Pasir SungaiPasir yang pada umumnya digunakan untuk membangun rumah sebagai penguat pondasinya, tetapi pada tugas akhir ini digunakan sebagai material penguat dan komposit dalam pengecoran sentrifugal. Pasir merupakan material alam yang banyak dan bisa kita dapatkan dipermukaan bumi ini. Pasir adalah contoh bahan material butiran. Butiran pasir umumnya berukuran antara 0,0625 sampai 2 milimeter. Materi pembentuk pasir yang umum adalah silikon dioksida, tetapi di beberapa pantai tropis dan subtropis umumnya dibentuk dari batu kapur. Pasir merupakan meterial alam yang sangat fungsional dalam kehidupan umat manusia dimuka bumi ini, seperti industri pembuatan kaca yang menggunakan unsur pasir kuarsa, pada pengecoran baja, pasir silika dimanfaatkan untuk memisahkan kotoran dari baja cair, dalam kegiatan konstruksi bangunan peranan pasir sangat utama hingga industri kerajinan, dekorasi maupun kegiatan lainnya.

Gambar 2.4 Pasir2.5 Air Air adalah zat atau materi atau unsur yang penting bagi semua bentuk kehidupan yang diketahui sampai saat ini di bumi, untuk minum, mandi, mencuci pakaian dan lain sebagainya, tetapi tidak di planet lain. Pada tugas akhir ini digunakan untuk pelarut gypsum. material Air menutupi hampir 71% permukaan bumi. Terdapat 1,4 triliun kilometer kubik tersedia di bumi. Air sebagian besar terdapat di laut (air asin) dan pada lapisan-lapisan es (di kutub dan puncak-puncak gunung), akan tetapi juga dapat hadir sebagai awan, hujan, sungai, muka air tawar, danau, uap air, dan lautan es. Air dalam obyek-obyek tersebut bergerak mengikuti suatu siklus air, yaitu: melalui penguapan, hujan, dan aliran air di atas permukaan tanah (runoff, meliputi mata air, sungai, muara) menuju laut.2.6Teknik Pengisian Material Pengecoran dan Kecepatan PutarPada proses pengisian, logam cair dituangkan melalui ujung atas cetakan, karena penulis memakai pengecoran sentrifugal vertikal. Laju pengisian sangat bervariasi tergantung dari ukuran benda coran yang akan dibuat dan jenis cairan logam yang digunakan. Laju pengisian yang terlalu lambat akan menghasilkan formasi bertumpuk dan porositas gas, dimana laju pembekuan yang sangat lambat merupakan salah satu penyebab terjadinya keretakan.Pada pengecoran dengan temperatur yang tinggi memerlukan kecepatan putar yang lebih tinggi untuk menghindari terjadinya sliding. Sedangkan untuk temperatur pengecoran yang rendah akan menyebabkan permukaan coran bertumpuk dan adanya porositas. Temperatur pengecoran juga mempengaruhi laju pembekuan dan jumlah segregasi yang terjadi.Pengaturan kecepatan putar proses pengecoran sentrifugal dapat dibagi menjadi 3 bagian:1. Pada saat proses penuangan, cetakan diputar pada kecepatan yang cukup untuk melontarkan logam cair ke dinding cetakan2. Pada saat logam mencapai ujung cetakan yang lain, kecepatan putar ditingkatkan3. Kecepatan putar dipertahankan konstan selama beberapa waktu setelah penuangan.Kecepatan putar yang ideal akan menghasilkan gaya adhesi yang cukup besar antara material cair dengan dinding cetakan dengan getaran yang minimal. Kondisi seperti ini dapat menghasilkan sebuah benda coran dengan struktur yang lebih seragam. Kecepatan putar yang terlalu rendah dapat mengakibatkan sliding dan menghasilkan permukaan akhir yang kurang baik. Sedangkan kecepatan putar yang terlalu tinggi dapat menimbulkan getaran, dimana dapat menghasilkan segregasi melingkar. Selain itu kecepatan putar yang terlalu tinggi dapat meningkatkan tegangan melingkar yang cukup tinggi, sehingga dapat menyebabkan cacat cleavage secara radial atau retakan secara melingkar ketika logam mengalami penyusutan selama proses pembekuan.2.7Kelebihan dan Kekurangan Pengecoran Sentrifugala. Kelebihan: 1. Riser tidak diperlukan 2. Produk yang berlekuk-lekuk dapat diproses dengan kualitas permukaan baik 3. Toleransi dimensi kecil 4. Ketebalan benda kerja uniform.b. Kekurangan: 1. Harga peralatan mahal 2. Biaya maintenance mahal 3. Laju produksi rendah 4. One product in one mold.Untuk menghitung gaya sentrifugal yang terjadi, dapat digunakan rumus sebagai berikut: F = dengan m = Massa benda (kg) v = Kecepatan tangensial (m/s) r = Jari-jari/jarak terhadap pusat lingkaran (m) F = gaya sentrifugal (N)Nastain | 06/193344/NT/11303 9