besituang

7/24/2019 besituang

http://slidepdf.com/reader/full/besituang 1/10

Besi Tuang (Cast Iron)

I. Pembuatan Besi Tuang Besi Tuang terbuat dari besi kasar (pig iron) hasil tanur tinggi dari bijih besi.

Kemudian besi kasar dilebur kembali agar bisa menjadi besi tuang. Peleburan besi tuang

biasanya dilakukan dalam tungku yang sering disebut Kupola.

Bentuk dan konstruksi Kupola tersebut hampir sama dengan konstruksi tanur tinggi

(blast furnace). Bahan baku yang dilebur terdiri dari batang logam besi kasar yang dihasilkan

dari proses tanur tinggi. Bahan baku yang dilebur terdiri dari ingot besi kasar yang dihasilkan

dari proses tanur tinggi, ditambah dengan skrap baja ataupun skrap besi tuang (return scrap).Disamping itu penambahan bahanbahan seperti ferosilikon (!e"i) dan feromangan (!e#n)

sering pula dilakukan. $al ini dimaksudkan untuk menaikkan kembali kadar "i dan #n

dalam besi tuang karena sebagian dari kedua unsur tersebut biasanya berkurang (hilang)

akibat oksidasi pada saat peleburan.

Bahan bakar yang digunakan adalah kokas dan dimasukkan ke dalam Kupola selang

seling dengan muatan logam. Proses pembakaran terjadi dengan meniupkan udara ke dalam

Kupola dengan menggunakan Blower. %ntuk mendapatkan proses peleburan yang baik maka

perbandingan antara muatan logam, bahan bakar dan kebutuhan udara harus dijaga sebaik

mungkin.

Disamping membutuhkan bahanbahan seperti yang disebutkan diatas, ke dalam

Kupola juga ditambahkan sejumlah batu kapur. Bahan ini dapat membantu pembentukan

terak (slag) yang dapat mengikat kotorankotoran sehingga memisahkannya dari besi cair.

Proses peleburan besi tuang dengan Kupola biasanya terjadi secara kontinyu artinya

begitu muatan logam mencair maka langsung mengalir keluar tungku. &ogam cair yang

keluar dari Kupola ditampung pada alat perapian depan (forehearth) yang kemudian diangkut

dengan menggunakan ladel untuk dituang ke dalam cetakan. Dengan proses peleburan seperti

itu maka sering kali mempersulit untuk melakukan pengaturan komposisi kimia. $al ini dapat

mengakibatkan daerah komposisi kimia yang dihasilkan menjadi lebar sehingga memberikan

'ariasi pula terhadap kualitas produk yang dibuat.

Disamping itu kekurangan lainnya pada proses peleburan dengan Kupola yaitu logam

cair mudah mengalami kontaminasi oleh sulfur atau unsurunsur lainnya yang disebabkan

oleh bahan bakar kokas. Pengotoran karena sulfur ini dapat menurunkan sifatsifat besi tuang.

7/24/2019 besituang


Karena kekurangankekurangan di atas, maka deasa ini banyak pabrik pengecoran

menggunakan tungku listrik untuk menggantikan Kupola. Tungku listrik yang banyak

digunakan adalah dari jenis tungku induksi. Bahan baku yang dilebur pada umumnya tidak

menggunakan besi kasar melainkan sebagian besar berupa skrap baja atau skrap besi tuang.

Peleburan dengan tungku ini dapat menghasilkan logam cair dengan komposisi kimia yang

lebih konsisten dengan kadar impuritas yang lebih rendah karena bahan baku yang dilebur

biasanya berupa skrap baja, maka untuk menaikkan kadar karbon agar mencapai kadar yang

sesuai untuk besi tuang biasanya dilakukan dengan memasukkan sejumlah arang kayu ke

dalam tungku. Berikut ini adalah gambar proses peleburan dan penuangan besi tuang

Gambar proses pembuatan besi tuang

Dalam pemakaian di industri, ada tiga jenis besi tuang yang banyak digunakan, yaitu

besi tuang kelabu (grey cast iron), besi tuang ulet atau besi tuang nodular (nodular cast iron)

dan besi tuang putih (hite cast iron). Ketiga jenis besi tuang ini mempunyai komposisi

kimia yang hampir sama yaitu *,++ ,+ -, / -"i, #n kurang dari /- sedangkan " dan

P dibatasi antara 0,0+0,/0 - (maksimum). 1alaupun komposisi kimianya hampir sama,

tetapi karena prosesnya berbeda maka struktur dan sifatsifat dari ketiga besi tuang tersebut

berbeda.

II. Klasifikasi Besi Tuang

"ebelum kita masuk ke dalam klasifikasi besi tuang, kita harus mengenal tentang

diagram besi tuang. 2ika kita sudah mengenal gambar diagram besi tuang, kita bisa mengubah

7/24/2019 besituang


sifat dan struktur besi tuang yang di inginkan. Berikut dibaah ini gambar diagram besi

tuang.

Gambar Diagram Fe3C

1. Besi Tuang Kelabu

%ntuk memperoleh besi tuang kelabu kita harus berpangkal pada besi kasar kelabu. Besi

kasar kelabu memiliki kadar silikon yang tinggi (kurang lebih +,+ sampai +0-) dan kadar

mangan yang rendah. Karena itu pembentukan karbon bebas jadi meningkat. 2adi besi tuang

kelabu setelah didinginkan mengandung grafit. 3rafit tersebut terdapat dalam besituang

berupa pelatpelat tipis. Besi tuang kelabu memperoleh namanya dari bidang patahan yang

berarna kelabu, yang disebabkan oleh grafit hitam.

Gambar struktur besi tuang kelabu

. Besi Tuang Puti!

%ntuk memperoleh besi tuang putih, kita harus berpangkal pada besi kasar putih. Besi

kasar putih itu memiliki kadar silikon yang rendah (kurang lebih 0,+-) dan kadar mangan

7/24/2019 besituang


yang tinggi. Dengan demikian pembentukan sementit digiatkan. Karena kadar silikon yang

sangat rendah hanya terbentuk sementit. 2adi untuk besi tuang putih hanya diagram menstabil

yang penting.

Dengan demikian besi tuang putih setelah didinginkan tediri dari perlit dan sementit.

Besi tuang putih dengan kadar karbon *.+- sampai .4- mengandung banyak sementit.

Dengan adanya kadar yang besar dari sementit yang sangat keras,akan tetapi rapuh itu, besi

tuang putih memperoleh kekerasan sangat besar, akan tetapi kekuatan tarik yang sangat

rendah dan regangan yang sangat kecil

Gambar struktur besi tuang puti!

3. Besi Tuang mampu tempa

%ntuk memperoleh besi tuang yang dapat di tempa, kita harus berpangkal pada besi

tuang putih. Bahan ini dipanaskan sampai kurang lebih 500 6 dan dibiarkan beberapa hari

pada suhu tersebut. Besi tuang jenis ini dibuat dari besi tuang putih dengan melakukan heat

treatment kembali yang tujuannya menguraikan seluruh gumpalan grafit akan terurai menjadi

matriks ferrit, pearlit, martensit. Besi tuang ini juga mempunyai sifat yang mirip dengan baja

7/24/2019 besituang


Gambar struktur besi tuang mampu tempa

". Besi Tuang #o$ular

%ntuk memperoleh besi tuang noduler, kita harus berpangkal pada besi kasar kelabu.

Besi kasar kelabu memiliki kadar silikon yang tinggi (kurang lebih +,+ sampai /,+-), dan

kadar mangan rendah. Karena itu pada pendinginan perlahanlahan pembentukan karbon

bebas akan meningkat. Karena selama fabrikasi dimasukkan magnesium ke dalam bahan,

maka karbon bebas itu terjadi berupa bola. Bolabola itu dinamakan nodul. 7odul grafit

memberikan pengurangan penampang yang lebih kurang dan tidak menyebabkan pengerjaan

takik.

Besi tuang noduler, setelah pendinginan dan setelah pengerjaan pemijaran terutama

dari ferit, perlit, dan grafit. Karena adanya ferit atau perlit dan karena bentuk nodul grafit

yang sangat menguntungkan, maka besi tuang noduler memiliki kekuatan tarik yang tinggi

dan regangan yang besar.

Gambar struktur besi tuang no$ular

III. %tan$ar$ $an ko$ifikasi

Terdapat berbagai macam standard dan kodifikasi dalam menentukan jenis besi tuang.

"beberapa contohnya

"89 ("ociety of 8utomoti'e 9ngineers)

7/24/2019 besituang


8:": (8merican :ron and "teel :nstitute)

%7" (%nified 7umbering "ystem)

1. %&' "istem "89 hanya menggunakan nomor nomor angka.

8ngka pertama menunjukkan tanda ;group Baja<, misal

/. %nalloy steel /0==

*. 7ickel "teel *==

. hromiun steel *==

Dua angka terakhir, bila penomoran > digit atau tiga angka terakhir bila penomoran + digit

menunjukkan ratarata kandungan karbon perseratus ( - ), contoh

/. "89 /0++, artinya %nalloy steel mengandung 0,++ -

*. "89 *>+, artinya 7i steel mengandung 0, - 7i, 0,>+ -

. "89 +*/00, artinya rsteel mengandung /,>+ - r, /,0

. &I%I

Bila terdapat huruf didepan angka maka huruf tersebut menunjukkan proses pembuatan

bajanya

/. 8 ? Basic @penhearth

*. B ? 8cid Bassemer

. ? Basic @pen$eath

>. D ? 8cid @pen$eath

+. 9 ? 9lectric !urnace

3. #%

%7" terdiri dari huruf diikuti oleh lima nomor. "istem ini hanya menunjukkan komposisi

kimia dari metal atau paduannya dan bukan menunjukkan standar atau spesifikasi dari metal

tersebut

!0000/!55555 ast irons

!/000/!/++0/ ast :ron, 3ray

!/0050!/05*0 ast :ron 1elding !iller #etal

!*0000!**>00 ast :ron, #alleable

!**A0!*4*0 ast :ron, Pearlitic #alleable

!0000!4*00 ast :ron, Ductile (7odular)

!>/000!>/00 ast :ron, 3ray, 8ustenitic

!>000 !>00 ast :ron, Ductile (7odular),

8ustenitic

7/24/2019 besituang


!>+000 ! >+005 ast :ron, 1hite

!>00/!>004 ast :ron, orrosion

I. Pengaru! unsur pa$uan

Besi or terbuat dari paduan besi karbon silikon dengan unsur tambahan lainnya.

"eperti halnya bahan campuran yang lainnya, besi cor juga bisa dipengaruhi unsurunsur

kimia.

"eperti tingginya kadar karbon menyebabkan besi cor bersifat rapuh dan tidak dapat

ditempa. %nsurunsur paduan yang dimasukan ke dalamnya seperti karbon, silicon, mangan,

fosfor dan belerang akan berpengaruh besar pada pembentukan sifat fisikCmekaniknya.

"ecara detailnya akan dibahas sebagai berikut

/. Karbon ()

Besi yang mengandung kadar karbon * - adalah besi cor dan besi cor kelabu ( >

-). Kadar karbon ini tergantung dari jenis besi kasarnya, besi bekas dan yang diserap dari

kokas selama proses peleburan. "ifat fisis logam selain tergantung pada kadar karbon, juga

ditentukan oleh bentuk karbon (grafit)nya. #orfologi grafit tergantung dari laju pendinginan

dan kadar silikon. Kadar silikon yang tinggi memperbesar kemungkinan pembentukan grafit.

3rafit meningkatkan kemampuan permesinan. Kekuatan dan kekerasan besi meningkat

dengan bertambahnya kadar karbon.Bila karbon terikat pada besi tuang sebagai sementit akan

diperoleh besi tuang putih, dan bila karbon terikat sebagai grafit akan diperoleh besi tuang

kelabu

*. Belerang (")

Belerang sangat merugikan, karena menyebabkan terjadinya lubanglubang (blow

holes) akibat membentuk ikatan dengan karbon dan menurunkan fluiditas sehingga

mengurangi kemampuan tuang besi cor. 2adi, selama proses peleburan selalu diusahakan

untuk mengikatnya, antara lain dengan menambahkan ferromangan. "etiap kali melebur besi

cor, kadar belerang akan meningkat sebesar 0,0 - yang berasal dari bahan bakar.

. !osfor (P)

Bahan ini membuat besi mudah mencair dan bertambah getas. Bila kandungan fosfor

tidak lebih dari 0,-, besi tuang menjadi kehilangan kekerasannya. Dan tidak mudah

dikerjakan. Bila besi yang diinginkan amat halus dan tipis kandungan fosfornya ber'ariasi

sekitar / sampai /,+-.

>. "ilikon ("i)

7/24/2019 besituang


"ilikon bersamasama dengan besi dalam bentuk massa. Bila kandungan silikon

kurang dari *,+- menjadi besi bersifat lebih mudah di tuang. "ilikon juga mengurangi besar

susut pengerasan maupun menjadikan besi bersifat lunak. Kandungan kadar silikon sampai

,*+ - bersifat menurunkan kekerasan besi. "ebaliknya kelebihan silikon diatas ,*+ - akan

membentuk ikatan yang keras dengan besi, sehingga meningkatkan kekerasan besi. Kadar

silikon menentukan berapa bagian dari karbon terikat dengan besi dan berapa bagian

membentuk grafit (karbon bebas) setelah tercapai keadaan setimbang. Pada benda coran yang

kecil dianjurkan menggunakan kadar silicon yang tinggi dan yang besar dengan kadar yang

lebih rendah. %ntuk memperoleh paduan yang tahan asam dan tahan korosi, sebaiknya diberi

kadar silicon / / -. Besi tuang kelabu berkadar silicon rendah mudah untuk perlakuan

panas. "ilikon yang mungkin hilang selama proses peleburan berkisar E /0 -.

+. #angan (#n)

#angan merupakan unsur deoksidasi, pemurni sekaligus meningkatkan fluiditas,

kekuatan dan kekerasan besi. Bila kadarnya ditingkatkan, kemungkinan terbentuknya ikatan

kompleks dengan karbon meningkat dan kekerasan besi cor akan naik. 2umlah mangan yang

hilang selama proses peleburan berkisar antara /0*0 -. Kandungan mangan tidak boleh

lebih dari 0,/-.

. %ifat *ekanis $ari Besi Tuang

Keras dan mudah meleburCmencair

3etas sehingga tidak dapat menahan benturan

Temperatur meleleh /*+06

Kekuatan tarik menurun

Fegangan menurun

"angat tahan terhadap karat (jauh lebih baik daripada baja)

Tidak dapat di beri muatan magnit

Tidak dapat disambung dengan las dan paku keling, disambung dengan baut dan sekrup.

Kuat dalam menahan gaya tekan, lemah dalam menahan tarik kuat tekan sekitar 400 #pa,

kuat tarik +0 #pa

#enyusut aktu pendinginanCaktu dituang.

Besi tuang hampir bisa dicetak dalam bentuk apa saja.

Bisa tahan terhadap tekanan yang besar

I. Kegunaan

7/24/2019 besituang


Kerangka mesin, seperti mesin bubut, mesin ketam, dan alat pengepres

PsabukG dalam motor dan mesin

Besi silinder

Pipa yang menahan tekanan dari luar sangat tinggi

Tutup lubang saluran drainasi dan alat saniter lain

Bagian mesin, blok mesin Pintu gerbang,tiang lampu

"endi, rol jembatan.

II. *asala! $an solusin+a

#engapa ast :ron jika di &as "ering terjadi retakH

Keretakan pada proses pengelasan ast :ron, ada beberapa faktor yang saling dukung

mendukung sehingga memudahkan terjadinya rack.

!aktor utamanya adalah

/. hemical omposition - ? arbon terlalu tinggi. %nsur yang tinggi memang

akan menurunkan Titik &ebur baja, antara proses peleburan dan penuangan di cetakan

lebih mudah. Tetapi karena sifatnya yang lunak akan menjadi sumber keretakan di

paduan Besi or, apalagi yang nya berbentuk !lake. -P? Posphor dan -"? "ulfur

Tinggi. Dalam paduan !e, kadar P dan " tidak boleh lebih besar dari keteentuan.

Karena lebih dari itu akan menyebabkan sumber keretakan. Dalam proses pengecoran,

unsur P dan " sangat diperlukan untuk meningkatkan mampu alir dari cairan besi.

*. !aktorfaktor lain seperti bentuk yang kompleks dan lain tidak banyak berpengaruh,

karena kebanyakan pada proses pengelasan ast :ron, keretakan terjadi pada daerah

$8I.

. Bagaimana pengaruh @li dll H Pengotor seperti ini lebih banyak berpengaruh terhadap

terjadinya Porosity pada eld metal.

%ntuk menghindari terjadinya keretakan pada cast iron dengan cara sebagai berikut

/. 3unakan kaat las 7ickel.

*. Kontrol heat input dan ooling rate

. "ebelum mengelas harus dibersihkan terlebih dulu dari misalnya @li, cat, dan lainlain.

7/24/2019 besituang


Pada umumnya Besi Tuang (ast :ron) mempunyai bentuk yang rumit suatu contoh (P:P9

!:TT:73, "PF@K9T, P%#P, F87K "$8!T #9":7 #@B:& dan beberapa peralatan

yang lain dengan ukuran besar.

Dengan adanya bentuk yang rumit besi tuang tersebut sedikit banyak mempunyai

ketebalan yang tidak seragam hal ini akan mempengaruhi konstraksi tegangan yang terjadi

pada material tersebut dan mudah terjadi retak.

%ntuk menghindari timbulnya keretakan pada sebuah besi tuang karena ketegangan

akibat konstraksi tegangan selama pengelasan sering dilakukan dengan memperluas bidang

yang dipanasi dengan PF9$98T:73 untuk menyeimbangkan K@7TF8K": T9387387

dalam hal ini ada metode yang dilakukan dalam preheating

/. PF9$98T:73 "9T9#P8T.Tujuannya untuk menghambat tingkat pendinginan

sambungan las.

*. PF9$98T:73 K9"9&%F%$87.#empunyai fungsi untuk melepaskan tegangan

internal yang tersembunyi dan untuk memperlambat pendinginan pengelasan. $al ini

cocok untuk material yang mempunyai bentuk rumit "eperti F@D8 3:3:, "PF@K9T

dsb

besituang

Documents