BAB 2
SADURAN
BEGEMEN
Sifat Bahan
Ø
Berbagai jenis sifat bahan sangat beragam
ditinjau dari segi keuletan, tahan terhadap korosi, mulur ( creep) dan
pemilihan tersebut berdasarkan pertimbangan ekonomis yang memengang peranan
penting.
Pemilihan
Bahan
Ø
Beberapa sifat teknis yang harus di perhatikan
dalam pemilihan bahan adalah :
Sifat teknis
1. Sifat
mekanik :
Ø
Modulus elastic
Ø
Batas Mulur
Ø
Kekuatan Tarik
Ø
Sifat fatik
Ø
Keuletan
Ø Impak
Ø
Perbandingan kekuatan / berat
Ø
Daya tahan terhadap : tekuk, torsi, geser,
Ø
Peka takik
Ø
Fatik takik
2. Sifat yang
di perlukan selama proses pembentukan :
Ø
Mampu mesin (machinability )
Ø
Mampu las ( weldability )
Ø
Karakteristik pengerjaan dingin
Ø
Karakteristik pengerjaan panas
Ø
Mampu tempa
3. Sifat
–sifat yang penting sehubungan dengan pengaruh lingkungan :
Ø
Daya tahan korosi
a.
Dalam cuaca/lingkungan biasa.
b.
Dibawah pengaruh unsur-unsur kimia, minyak,
gemuk, pelumas, korosi lubang dsb.
Ø
Daya tahan panas
Ø
Ketahanan aus
Ø
Pelapukan
Pengelompokan
Bahan
Ø
Secara garis besar dapat dikelompokan dua
kelompok :
A. Bahan logam
1.
Besi, baja dan paduannya ( ferrous )
2.
Logam bukan besi dan paduannya
( nonferrous)
B.
Bahan bukan logam
1.
Organik
2.
Anorganik
Ø
Beberapa jenis logam yang banyak di gunakan
dalam sector manufacturing adalah: besi, baja, timah, aluminium, tembaga, seng,
nikel, dan unsur paduan seperti mangan, vadadium, titanium, dan wolfram. Nilai
kekeuatan tarik yang tercantum merupakan harga rata-rata yang merupakan nilai
dari kadar unsur paduan , cara pengerjaan/pembentukan dan perlakuan panas.
Tabel
sifat-sifat logam/paduan
|
Jenis logam
|
Kekuatan tarik
( MPA )
|
Keuletan (%)
|
Titik cair (°C)
|
Kekerasan (brinell)
|
|
Besi dan baja
|
||||
|
Besi cor kelabu
|
110 – 207
|
0 – 1
|
1370
|
100 – 150
|
|
Besi cor putih
|
310
|
0 – 1
|
1370
|
450
|
|
Baja
|
276 – 2070
|
15 – 22
|
1425
|
110 – 500
|
|
Bukan besi
|
||||
|
Aluminium
|
83 – 310
|
10 – 35
|
660
|
30 – 100
|
|
Tembaga
|
345 – 689
|
5 – 50
|
1080
|
50 – 100
|
|
Magnesium
|
83 – 345
|
9 – 15
|
650
|
30 – 60
|
|
Seng ( tuang )
|
48 – 90
|
2 – 10
|
785
|
80 – 100
|
|
Titan
|
552 – 1034
|
–
|
1800
|
158 – 266
|
|
Nikel
|
414 – 1103
|
15 – 40
|
1450
|
90 – 250
|
Ø Umumnya
kekuatan tarik besi/baja lebih rendah namum daya tahan korosinya lebih baik dan
harganya lebih mahal sehingga hanya di pakai untuk keperluan tertentu saja.
Tembaga meskipun lebih mahal dari besi/baja tetapi lebih banyak di gunakan
untuk pembuatan kawat penghantar listrik karena tahanan jenis lebih rendah,
tetapi karena nilai daya hantar listrik spesifik/berat lebih baik dan beban
berat lebih ringan sehingga orang mulai beralih ke aluminium.
Ø Bahan
organic dan anorganik terdapat perbedaan sifat yang mendasar adalah bahan
organic umumnya larut dalam cairan organic seperti alcohol, akan tetapi sukar
larut dalam air sedangkan bahan anorganik umumnya lebih tahan terhadap panas.
Table
bahan bukan logam
|
Anorganik
|
Organik
|
|
Mineral
|
Plastic
|
|
Semen
|
Produk minyak bumi
|
|
Keramik
|
Kayu
|
|
Gelas
|
Kertas
|
|
Grafit
|
Karet
|
BIJIH
( MINERAL ) SEBAGAI BAHAN BAKU
Ø Untuk
memperoleh bahan baku logam dari alam pertama-tama diolah melalui penggilingan
dan pemisah baik secara fisis maupun secara kimia sehingga di peroleh bahan
baku dengan kadar yang tinggi dan bahan seperti organik dan tanah dipisahkan. Proses ektraksi dan peningkatan
kadar ini diperlukan energy ( panas ) atau
bahan-bahan kimia.
Ø Penggunaan
logam secara besar-besaran bermula pada
abad ke -14 dengan dikembangkannya proses dapur tinggi disusul dengan
penemuan proses pemurnian dan pembuatan
baja antara lain proses Bessemer, proses Thomas dan proses open hearth.
Table
bijih logam
|
Jenis logam
|
Bijih dan Susunannya
|
Tempat di temukan
|
|
Aluminium
|
Bauksit
( gibsit Al2 O3 . 3H2O
dan diaspor A2O3 . H2O
)
|
Indonesia , USA
|
|
Besi
|
Hematit ( Fe2O3), 70
%Fe
Magnetit( Fe3O4),
72,4%F
Siderit ( FeCO3 ), 48,3 % Fe
|
USA, India, Australia
|
|
Timah putih
|
Kaserit ( SnO2 )
|
Indonesia, Malaysia, Bolinia
|
|
Seng
|
Spalent ( Zn S )
|
USA
|
|
Tembaga
|
Kalkosit ( Cu2 S )
Bornit (Cu3FeS3 )
|
USA, Zambia
Indonesia
|
|
Nikel
|
Sulfida-sulfida Pentlandit
|
Canada, Indonesia
|
Struktur logam
Ø Bentuk dan
ukuran sel satuan dari kisi ruang suatu logam di tentukan secara difraksi sinar
X. Kisi kubik pemusatan ruang mempunyai atom pada setiap titik sudut kubus dan
sebuah di pusatnya. Besi pada suhu ruang, khrom, molibden, vanadium, tungsten
memiliki kisi kubik. Sedangkan kisi yang pemusatan sisi mempunyai atom pada
setiap titik sudut kubus dan sebuah atom di tengah setiap sisinya adalah besi
pada suhu tinggi, aluminium, perak, emas, tembaga, nikel.
Ø Kisi
heksagonal adalah tumpukan padat dan mempunyai struktur htp seperti berilium,
cadmium, titanium, dan magnesium. Besi ( Fe) memiliki struktur yang berbeda
pada suhu berlainan disebut alotropi. Besi pada suhu ruang mempunyai struktur
kubik pemusatan ruang dissebut besi alpha.
Ø
Besi yang srukturnya berubah menjadi kubik
pemusatan sisi pada suhu diatas 910oC disebut besi gamma.
Struktur
Kristal bebrapa unsur logam ( suhu ruang ).
|
Jenia
Unsur
|
Struktur
kristal
|
Jari-jari
Atom
|
|
Aluminium
|
Kps
|
1432
|
|
Khrom
|
Kpr
|
1249
|
|
Tembaga
|
Kps
|
1278
|
|
Besi
|
Kpr
|
1241
|
|
Nikel
|
Kps
|
1246
|
|
Magnesium
|
Htp
|
1610
|
|
Titanium
|
Htp
|
1460
|
|
Seng
|
Htp
|
1390
|
|
Timah putih
|
Tetragonal pemusatan ruang (kpr)
|
1509
|
|
Tungsten
|
Kpr
|
1367
|
·
Contoh paduan dengan ikatan antar logam adalah
sistem aluminuim & tembaga, Tembaga & magnesium , timah putih &
antimom.
Pembentukan
Butir
·
Pada saat Kristal yang satu bertemu dengan
Kristal yang lainnya yang sedang tumbuh, pertumbuhan tersebut terhenti dan permukaan
singgungnya disebut batas butir
·
Pertumbuhan Kristal tidak merata dalam suatu arah tertentu lebih
cepat yang menyerupai dahan-dahan dan ranting dari pohon di sebut dendrite.
·
Perbedaan logam butir halus dan kasar adalah
kalau logam halus memiliki kekuatan dan keuletan yang lebih baik dan hambatan
slip yang lebih besar dan tidak mudah retak sewaktu dicelup dengan tiba-tiba
sedangkan logam butiran kasar lebih mudah permesinannya, dikeraskan melalui
proses panas dan memiliki daya hantar listrik dan panas yang lebih baik dan
mengeras secara merata.
·
Anil adalah pendinginan perlahan-lahan dari
suhu yang tinggi dan akan melunakkan logam, meningkatkan ketangguhan,
meniadakan tegangan-tegangan dan meningkatkan keuletan logam.
Pembekuan
logam dan paduannya
Ø
Logam yang terdiri dari campuran beberapa
unsure disebut paduan.
Ø
Kuningan atau brass adalah paduan tembaga dan
seng.
Ø
Perunggu atau brons adalah paduan dari tembaga
dan timah (tin).
Ø
Baja adalah paduan dari besi dan karbon.
Ø
Perubahan suhu selama pembekuan terjadi
menyebabkan terjadinya perbedaan dalam komposisi kimia karena setiap unsure
memiliki sifat termal tersendiri.
Ø
Monel adalah suatu paduan yang terdiri dari
67% nikel dan 35% tembaga akan tahan terhadap korosi air laut dan digunakan
untuk kemasan makanan dan minuman dengan ketahanan suhu antara 75OC
sampai 205OC.
Ø
Perbedaan antara besi, baja dan besi cor
ditentukan dengan kadar karbonnya adalah sebagai berikut:
-
Besi kasar C
< 0,08%
-
Baja C
> 0,08% dan < 2,0 %
-
Besi cor C
> 2,0%
Sifat
Bahan
v
Sifat bahan mencakup berat jenis, tekanan uap,muai panas, daya hantar panas, sifat
magnet dan listrik dan sifat teknik lainnya.
v Yang
dimaksud dengan sifat teknik adalah kekuatan tarik, kekuatan tekan, kekuatan
torsi, modulus elastisitas, dan kekerasan.
v
Dua sifat utama adalah kekuatan tarik dan
kekerasan.
Kekuatan
tarik
v
Tegangan tarik bahan adalah besar tegangan
pada saat mulai terjadi penciutan (necking ).
v
Modulus elastisitas menjadi cirri khas
kekakuan bahan dan dapat di tentukan dari kemiringan bagian linear kurva tegangan
dengan regangan.
Kekuatan
geser tekan dan punter ( torsi ).
v
Kekuatan geser bahan besarnya sekitar 50% dari
kekuatan tariknya kekuatan tariknya.
v Besar
kekuatan torsinya sekitar 75% dari kekuatan tariknya.
v
Kekuatan tekan untuk besi cor suatu bahan yang
rapuh kira-kira 3 atau 4 kali kekuatan tariknya.
Keuletan (
ductivity ).
v
Keuletan adalah suatu sifat bahan yang mudah ditekuk, ditarik,
diregang, dibentuk dan diubah bentuknya secara permanen disebut bahan yang ulet.
Percobaan
impak dan fatik
v
Percobaan Charpy adalah percobaan yang paling
lazim dilakukan untuk mengetahui tahanan terhadap beban kejut.
Kekerasan
v
Kekerasan Rockwell banyak kegunaannya karena
penekan dan beban dapat diubah-ubah sesuai kebutuhan. Dengan demikian kekerasan
dari selaput yang tipis hingga logam yang paling keras pun dapat kita ukur.
Bila penekan terbuat dari intan dan beban yang digunakan besarnya 331 pound
maka disebut skala Rockwell C.
v
Kekerasan Brinell di tentukan dengan
menggunakan bola berdiameter 10,000mm dan beban 3000 kg, diameter jejak di ukur
dengan mikroskopyang mampu mengukur hingga ketelitian 0.05 mm.
BAB 3
Pembuatan
Besi dan Paduannya
·
Besi dan baja merupakan salah satu bahan yang
sangat banyak dipakai di seluruh dunia untuk keperluan kehidupan manusia yang
meliputi 95% dan merupakan logam satu-satunya yang memenuhi syarat teknis
maupun ekonomi yang sudah dikenal manusia sekitar 1200 SM.
·
Proses pembuatan baja di perkenalkan oleh Sir Henry Bessemer
dari Inggris pada tahun 1800 sedangkan William Kelly dari Amerika Serikat pada
tahun hampir bersamaan berhasil membuat besi mampu tempa ( malleable iron ).
·
Hal ini menimbulkan persengketaan masalah hak paten dan dari
hasil sidang terbukti William Kelly yang mendapatkan hak paten.
Pembuatan Besi Kasar
·
Bahan utama dan paduannya adalah besi kasaryang dihasilkan dari
tanur tinggi yang dicampur dengan kokas dan batu gamping( kapur)
·
Jenis biji besi yang lazim digunakan adalah hematite, magnetit,
siderite, dan himosit.
·
Hematit ( Fe2O3 ) adalah biji besi yang
paling banyak dimanfaatkan karena kadar besinya tinggi dan kadar kotorannya
rendah.
Tanur Tinggi
·
Besi kasar dihasilkan dari tanur tinggi dengan diameter sekitar
8m dan tingginya mencapai 60m dan kapasitas sperharinya antara 700 – 1600 Mg
besi kasar.
·
Untuk menghasilkan 1000Mg besi kasar di perlukan sekitar 2000 Mg
bijih besi, 800 Mg kokas, 500Mg batu kapur, dan 4000Mg udara panas.
·
Dari setiap Mg besi dihasilkan pula 0,5Mg terak, dan 6Mg gas
panas, terak dapat dimanfaatkan sebagai bahan bangunan campuran beton dan
sebagai bahan isolasi panas.
Reduksi Langsung
·
Proses reduksi langsung bijih besi
bereaksi dengan gas atau bahan padat reduksi membentuk besi spons.
·
Besi spons berbentuk butiran kemudian
diolah lebih lanjut dalam dapur listrik bersama besi tua dan paduan fero di
lebur dan di olah menjadi bilet baja.
·
Untuk menghasilkan 63 Mg besi spons
diperlukan sekitar 100Mg besi pellet.
Pengelolaan besi kasar
·
Besi kasar yang
dihasilkan memerlukan pengolahan lebih lanjut. Umumnya besi kasar dituangkan
dalam cetakan untuk dicairkan kembali nantinya, atau dapat pula diolah langsung
dalam dapur-dapur tertentu sehingga diperoleh besi karbon rendah (wrought
iron), baja,besi cor, besi mampu tempa atau besi cor nodular. Jenis logam fero
ditentukan oleh kadar karbon dan tergantung pada proses peleburan kembali atau
proses pengolahannya.
·
Setiap proses/dapur
mempunyai karakteristik yang berlainan. Bahan dan sumber energi yang digunakan
berbeda pula. Pembuatan baja pada hakekatnya adalah proses pemurnian besi kasar
diiringi dengan perpaduan sedemikian sehingga memenuhi persyaratan kimia tertentu.
·
Tanur Oksigen Basa
menggunakan besi kasar (65 – 80%) yang dihasilkan oleh tanur tinggi sebagai
bahan dasar utama dicampur dengan besi bekas dan batu kapur. Panas ditimbulkan
oleh reaksi dengan oksigen. Gagasan ini dicetuskan oleh Bessemer sekitar tahun
1800.
·
Tanur listrik
mencampur besi bekas dengan ingot dan bahan paduan lainnya,diolah menjadi baja
paduan umum,baja perkakas,baja tahan panas dan baja tahan karat. Selain itu
dapat juga dihasilkan besi cor kelabu bermutu tinggi. Penggunaan dapur istrik
meningkat pesat karena lebih bersih (sedikit polusinya) dan mutu baja dapat
dikendalikan dengan baik.
·
Tanur terbuka
merupakan kelompok tanur yang besar dengan kapasitas 35 Tg per tahun dan
termasuk tanur regenerasi karena ruangan pemanas di kedua sisi dapur dapat
memanaskan udara dan bahan bakar yang masuk ke dalam dapur sehingga efisiensi
pembakaran ditingkatkan.
·
Kupola adalah dapur
yang meleburkan besi kasar bersama dengan besi bekas. Konstruksi kupola
sederhana,mudah dibuat dan hampir tidak memerlukan pemeliharaan serta ekonomis.
Hanya perlu diingat bahwa pengendalian komposisi kimia agak sulit di sini
karena besi kasar maupun besi cair berhubungan langsung dengan kokas yang
membara.
·
Dapur pemurnian à baja kasar dapat diolah
kembali dalam dapur,ladel atau bejana untuk menghasilkan baja khusus. Umumnya
proses ini berkapasitas rendah.
·
Dapur Listrik
Industri bekerja berdasarkan arus induksi yang timbul dalam muatan yang
menimbulkan panas dan dapat mencairkan logam. Arus berasal dari sumber arus
berfrekuensi tinggi ± 1000HZ.
·
Dapur Kowi adalah dapur tertua yang digunakan untuk melebur
baja,dibuat dari campuran grafit dan tanah liat, mudah pecah dalam keadaan
biasa tapi memiliki kekuatan yang cukup berarti dalam keadaan panas. Kowi dapat
dipanaskan dengan kokas,minyak atau gas alam.
LOGAM BESI DAN BAJA
Logam ferous dapat digolongkan dalam beberapa
kelompok berdasarkan komposisi kimia, khususnya kadar karbon,sifat-sifat
mekanis/fisis atau tujuan pnggunaannya.
·
Besi Karbon Rendah à mengandung < 0,1% C dengan 1 – 3% terak halus
yang tersebar secara merata di dalamnya. Besi ini merupakan hasil Proses Puddling (besi kasar dicampur
dengan besi bekas lalu dilebur dalam dapur puddling manual yang kecil
(kapasitas 230 kg) dipanaskan dengan kokas,minyak atau gas) atau Proses Aston (besi kasar dilebur dalam
kupola dan dimurnikan dalam bejana Bessemer)
·
Baja àmerupakan paduan yang terdiri dari besi, karbon
dan unsur lainnya. Baja dapat dibentuk melalui pengecoran, pencanaian atau penempaan.
Karbon merupakan salah satu unsur terpenting karena dapat meningkatkan
kekerasan dan kekuatan baja. Secara garis besar baja dapat dikelompokkan
menjadi :
A.
Baja Karbon
1.
Baja karbon rendah (
<0,30% C) digunakan untuk kawat ,baja profil,sekrup,ulir dan baut.
2.
Baja karbon sedang (
0,30 <C <0,70) digunakan untuk rel kereta api,as,roda gigi, dan suku
cadang yang berkekuatan tinggi.
3.
Baja karbon tinggi
(0,70 <C <1,40%) digunakan untuk perkakas potong seperti pisau,gurdi,tap
dan bagian-bagian yang harus tahan gesekan.
B. Baja Paduan
1. Baja paduan rendah (jumlah
unsur paduan khusus < 8,0%)
2. Baja paduan tinggi (jumlah
unsur paduan khusus >8,0%)
Baja paduan yang meliputi ±
15% dari seluruh produksi baja mempunyai kegunaan khusus karena sifatnya yang
unggul dibandingkan dengan baja karbon. Pada umumnya baja paduan memiliki :
1.
Keuletan yang tinggi
tanpa pengurangan kekuatan tarik.
2.
Kemampu kerasan
sewaktu dicelup dalam minyak atau udara, dengan demikian kemungkinan retak atau
distorsinya kurang.
3.
Tahan terhadap korosi
dan keausan tergantung pada jenis paduan.
4.
Tahan terhadap
perubahan suhu, ini berarti bahwa sifat fisisnya tidak banyak berubah.
5.
Memiliki kelebihan dalam
sifat-sifat metalurgi, seperti butir yang halus.
·
Ingot Baja dan
Pengecoran kontinu (continous casting)
Untuk membuat kawat,batang
kawat,plat baja,pipa atau baja profil, ingot baja yang panas di rol ditekan
atau ditarik menjadi bentuk tertentu.
Selain proses pembentukan
ingot dikenal proses pengolahan baja secara kontinu. Pembekuan mulai saat baja mendingin
pada waktu melalui cetakan. Dengan proses kontinu ini, logam cair langsung
dibentuk menjadi slab dalam waktu 45 menit saja. Dikenal lima jenis tanur dapur
: tanur terbuka,tanur busur listrik,dapur induksi,dapur oksigen basa,dan dapur
kowi untuk mengecor baja. Karena suhu tuang baja cair berkisar antara 1590 –
1760OC, diperlukan bahan tahan api dan pasir yang tahan temperatur
tinggi. Cetakan yang digunakan untuk benda cor sedang dan besar biasanya
dipanaskan aau dikeringksn terlebih dahulu untuk mencegah pelepasan gas dalam
cetakan. Pasir mentah dapat digunakan untuk benda cetak yang ringan dan rumit
karena mudah mengikuti penyusutan dari benda tuang.
·
Besi Cor adalah
paduan besi – karbon – silikon dengan unsur tambahan lainnya. Kadar karbon
tinggi sehingga besi cor bersifat rapuh dan tidak dapat ditempa. Besi cor
mempunyai sifat fisis/mekanik yang berbeda-beda, hal ini dipengaruhi oleh unsur
paduan yang terdapat didalamnya seperti karbon, silikon, mangan, fosfor dan
belerang.
Besi kasar yang dihasilkan oleh tanur tinggi tidak cocok untuk benda
coran dan dilebur kembali dalam dapur kupola atau dapur jenis lainnya.
Besi cor kelabu disebut begitu karena patahannya berwarna keabu-abuan.
·
Besi Cor berbintik
atau besi cor “mottled” à suatu produk antara
besi cor kelabu dan besi cor putih. Namanya identik dengan penampilan permukaan
perpatahannya. Struktur ini dijumpai pada benda cor yang mempunyai permukaan yang diinginkan dengan cepat (chilled).
Besi cor Mampu tempa
·
Besi cor mampu tempa
dibuat dari besi cor putih yang mempunyai komposisi sebagai berikut :
|
Unsur
|
Kadar ( % berat )
|
|
Karbon
|
1,75 – 2,30
|
|
Silikon
|
0,85 – 1,20
|
|
Mangan
|
< 0,40
|
|
Fosfor
|
< 0,20
|
|
Belerang
|
<0,12
|
|
Besi
|
Sisanya
|
|
( ASTM
Spec. A 47 – 33, Grade 35018 )
|
|
·
Proses pengelolaan
dapat digunakan dapur kupola, tanur udara, atau dapur listrik dan kadang dapat
di gunakan dua dapur berdampingan yaitu kupola dan tanur udara, proses ini
disebut duplex
·
Besi cor mampu tempa
mempunyai kekuatan tarik sekitar 380 MPa dengan perpanjangan 18%.dan daya tahan
kejutndan mudah dimesin.
·
Besi cor nadular
adalah jenis besi cor mampu tempa yang kuat dan ulet yang dapat digunakan untuk
membuat poros engkol dan berbagai suku cadang mesin.
Pengaruh unsur kimia dalam
besi cor.
Karbon
·
Besi yang
mengandung > 2% karbon termasuk
kelompok besi cor, dan besi cor kelabu mengandung 3- 4% karbon dengan kadar
tersebut atau kadar tertentu akan meningkatkan kekerasan dan kekuatan besi.
·
Sifat besi cor adalah
dapat diubah melalui perlakuan panas.
Silikon
·
Kadar silikon 3,25%
bersifat menurunkan kekerasan besi dan menentukan berapa bagian dari karbon
terikat dengan besi dan berbentuk grafit ( karbon bebas ) setelah mencapai
keadaan seimbang.
·
Apabila kelebihan
kadar silikon diatas 3,25% akan membentuk ikatan yang keras dengan besi akan
meningkatkan kekerasan.
Mangan
·
Mangan dalam jumlah
rendah tidak berapa pengaruhnya tetapi jika jumlah diatas 0,5% mangan bereaksi
dengan belerang membentuk sulfida mangan..
·
Mangan merupakan
unsur deoksidasi, pemurni, sekaligus meningkatkan fluiditas, kekuatan dan
kekerasan besi.
·
Mangan yang hilang
selama peleburan berkisar antara 10 – 20% .
Belerang
·
Belerang sangat
merugikan karenamenyebabkan terjadinya lubang-lubang, membentuk ikatan dengan
karbondan menurunkan fluiditassehinggga mengurangi kemampuan tuang besi
cor maka selama peleburan diusahakan
untuk mengikat belerang dengan menambahkan ferro mangan.
·
Kadar belerang
meningkat saat melebur sebesar 0,03% yang berasal dari bahan bakar.
Fosfor
·
Fosfor dapat
meningkatkan fluiditas logam cair dan menurunkan titik cair maka dapat
digunakan fosfor sampai 1% dalam benda cor kecil.
·
Sewaktu peleburan
umumnya terjadi peningkatan kadar fosfor
sampai 0,02 %
·
Fosfor juga membentuk
ikatan yang dikenal dengan nama steadit yaitu campuran antara besi dan fosfida,
ikatan ini keras, rapuh dan mempunyai titik cair yang lebih rendah.
·
Steadit mengandung
fosfor sebanyak 10% dan besi dengan 0,50% fosfor akan mengandung sekitar 5% (
volum) steadit.
BAB 4
Logam
Bukan-Besi (Nonferrous )
·
Ciri
logam bukan-besi ialah daya tahan terhadap korosi , daya hantar listrik yang
baik dan pengubahan bentuk yang mudah.
·
Salah
satu jenis logam yang kini banyak digunakan adalah aluminium.
·
Semakin
berat suatu logam bukan-besi semakin baik daya tahan korosinya.
Peleburan
·
pengolahan bijih logam bukan-besi mengikuti
beberapa tahap yaitu tahap penghalusan mineral, tahap pencucian, tahap
pemisahan antara logam dan kotoran, dan tahap peleburan.
Dapur
peleburan
-
Tanur
tinggi dengan kapasitas yang kecil, dahulu digunakan untuk melebur tembaga, tin
dan bebrapa unsur lainnya.
-
Bahan
bakar kokas dicampur dengan bijih kemudian dihembuskan udara untuk mempercepat
proses pembakaran.
-
untuk
peleburan logam bukan-besi kebanyakan digunakan dapur reverbasi.
-
Dapur
pemanggangan digunakan untuk memurnikan tembaga dan seng.
Pembuatan
Aluminium
·
Bauksit
merupakan salah satu sumber aluminium yang ekonomis bauksit banyak terdapat di
daerah Bintan dan kalimantan. Cara penambangan adalah penambangan terbuka,bauksit
dihaluskan,dicuci lalu dikeringkan kemudian bauksit mengalami pemurnian menjadi
oksida aluminium atau alumina. Proses Bayer yang dikembangkan oleh Karl Josef
Bayer (ahli kimia Jerman) biasa digunakan untuk memperoleh aluminium murni.
Bauksit halus yang kering dicampur dengan soda api di bawah pengaruh tekanan
dan suhu di atas titik didih menghasilkan aluminat natrium yang larut. Kemudian
dipompa ke dalam tangki pengendapan yang telah dibubuhkan Kristal hidroksida
aluminium yang halus. Kristal halus menjadi inti kristalisasi dan Kristal
hidroksida aluminium terpisah dari larutan yang kemudian disaring dan
dipanaskan sampai mencapai suhu 980OC. Alumina berubah dan siap
untuk dilebur.
Pembuatan
Magnesium
·
Magnesium
berasal dari air laut yang mengandung 1300/sejuta bagian magnesium direaksikan
dengan kapur. Kapur dihasilkan dengan membakar kulit kerang pada suhu 1320’C.
Kapur dan air laut akan bereaksi menghasilkan endapan Mg(OH)2, kemudian
disaring aehingga bertambah pekat lalu direaksikan dengan Hcl membentuk MgCl2.
Pembuatan
Tembaga
·
Tembaga
diperoleh dari bijih tembaga yang disebut chalcopirit yang merupakan campuran
Cu2 S dan Cu Fe S2 yang terdapat dalam tambang di bawah permukaan tanah. Biji
digiling bersama batu kapur dan bahan fluks silica,tepung bijih dipekatkan
terlebih dahulu kemudian dipanggang hingga
terbentuk campuran FeS, FeO, SiO2, dan CuS yang disebut kalsin dilebur
dengan batu kapur sebagai fluks dalam dapur reverberatory. Besi yang ada larut
dalam terak dan tembaga, besi yang tersisa atau matte dituangkan dalam
converter.
Pembuatan
Timah Hitam
·
Konsentrat
timah hitam ysng mengandung 65 – 80% Pb harus dipanggang dulu untuk menghilangkan
sulfide-sulfida. Batu kapur,biji besi,pasir dan terak dicampur dengan
konsentrat timah sebelum proses sinter. Timah yang terdapat dalam ketel
dimurnikan sebelum dicampur dengan soda api dengan melakukan penginjeksian
pancaran timah panas ke dalam ruang vakum sehingga seng menguap lalu timah
dicor menjadi balok-balok.
Pengecoran
logam Bukan Besi
·
Meliputi
tembaga, aluminium, seng, tin dan timah. Paduan pada umumnya mengandung pula
antimony, fosfor, mangan, nikel dan silicon dalam jumlah yang kecil. Cara
pengecoran berbeda sedikit dengan coran besi. Pasir cetak harus lebi halus, tak
perlu tahan panas yang tinggi karena suhu pengecoran lebih rendah. Perpaduan
dilakukan dengan menambahkan unsur tertentu dengan tepat pada logam dasar,
biasanya digunakan dapur kowi. Kuningan merupakan paduan antara tembaga dan
seng dengan kadar 10 – 40 %. Perunggu adalah paduan dari tembaga dengan unsure
tambahan,tin,mangan, dan beberapa elemen lain. Unsure tambahan dapat menigkatkan
kekerasan, kekuatan dan daya tahan korosi.
Paduan
Mampu Bentuk (WROUGHT ALLOYS)
Adalah paduan yang telah dibentuk atau dapat
dibentuk melalui pengerjaan dingin atau panas. Benda yang dibentuk umumnya
memiliki keunggulan dalam sifat.
·
Paduan
Aluminium
Kekuatan aluminium yang dapat
dilipatkan melalui pengerjaan dingin atau panas dengan menambahkan unsur paduan
sampai memperoleh paduan dengan kekuatan melebihi 700 Mpa. Paduan aluminium
dapat ditempa, dieksteusi, dilengkungkan, diregang, diputar, dipons, diembos,
dibentuk sambil dirol atau ditarik menjadi kawat.
·
Paduan
Tembaga
Paduan tembaga dapat ditambahkan timah
untuk meningkatkan karakteristik pemesinan. Alasan lain memilih paduan tembaga
tertentu adalah warna dan penampilan alamiahnya juga karena mudah dibentuk dan
mudah pemesinannya serta tahan terhadap korosi.
·
Paduan
Magnesium
Magnesium merupakan logam konstruksi
paling ringan. Dapat membentuk paduan dengan kekuatan tinggi,kemampuan
pemesinan yang baik,mudah dilas, mudah dibentuk dan diekstrusi. Paduan
magnesium banyak digunakan di industri pesawat, alat potret, teropong.
Paduan
cetak-tekan ( Die – casting )
Untuk proses cetak – tekan dapat di gunakan
berbagai jenis paduan bukan-besi urutannya adalah seng,aluminium,magnesium,tembaga,timah
dan tin yang dapat dibagi lagi menjadi paduan suhu rendah (seng, tin timah) dan
paduan suhu tinggi. Dengan meningkatnya suhu, daya ketahanan erosi dan ketahanan
terhadap “heat checking” (retak halus) dari die yang terbuat dari baja paduan
harus ditingkatkan. Kerusakan yang mungkin dialami die menjadi hambatan utama
untuk pemakaian paduan suhu tinggi.
·
Paduan
Seng à logam ini mudah dicetak, permukaan bersih dan
rata, daya tahan korosi baik dan biaya murah.
·
Paduan
Aluminium à aluminium adalah logam yang ringan dan tahan
korosi. Aluminium cair dapat melarutkan baja karena itu digunakan proses cetak
tekan ruang dingin.
·
Paduan
Tembaga à contohnya seperti tembaga dan perunggu sulit
dicetak tekan karena titik cairnya relative tinggi. Karena suhu tuang yang
tinggi ini, paduan tembaga dipanaskan dalam mesin dengan keadaan cair atau
plastis.
·
Paduan
Magnesium à daya tahan korosi magnesium lebih rendah ,
khususnya di lingkungan laut sehingga memerlukan perlakuan kimia atau pengecatan khusus. Proses pencetakan magnesium
sama dengan aluminium, suhu cetak –tekan
650OC – 700OC. Proses kamar dingin merupakan
proses terbaik dan logam cair dituangkan dari kowi yang tertutup dengan
lingkungan non-oksidasi.
·
Paduan
Timah à timah murah dan mudah dicetak tapi sifat
sifat mekaniknya kurang baik. Timah dan paduannya digunakan untuk bantalan
ringan, pemberat/beban, bagian dari aki, pelindung radiasi Sinar – X dab sebagai bahan tahan
korosi.
·
Paduan
Tin à sifatnya hampir sama dengan paduan timah dan
harganya lebih tinggi. Paduan tin tahan korosi, dapat dipakai untuk pemgemasan
makanan dan minuman, baik untuk bantalan dan dapat dicor dengan toleransi
dimensi yang ketat.
