Makalah Besi Tuang Ilmu Bahan BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Dilingkungan Dili ngkungan indus industri tri yang beroper beroperasi asi pada pada bidang bidang alat alat berat, berat, besi merupa merupakan kan bahan baku yang penting. Karena besi sering digunakan untuk bahan baku dalam pembuatan sebuah unit alat berat. Disamping itu besi mempunyai sifat kuat akan teka te kanan nan,, ya yang ng di dibut butuhk uhkan an dal dalam am kom kompo ponen nen al alat at ber berat at se send ndir iri. i. Be Besi si se send ndir irii mempunyai beberapa jenis, salah satunya besi tuang. Besi tuang merupakan jenis besi yang berasal dari biji besi yang kasar. Dalam pengolahannya besi tuang biasanya dengan cara dilebur ataupun dituang. Karena proses inilah maka disebut dengan besi tuang. Besi tuang sendiri merupakan besi yang tidak dapat ditempa. Karena memiliki unsur yang beda dengan jenis yang lain. Walaupun keuletan dan kekuatannya lebih rendah daripada baja, tetapi karena mudah dituang dan mempunyai beberapa sifat khusus khu sus yan yang g ber bergun guna, a, mak makaa peng penggun gunaann aannya ya leb lebih ih lua luas, s, apal apalagi agi den dengan gan dib diberi eri tambahan unsur paduan dan proses laku panas yang tepat, maka sifatnya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan. Agar terciptanya besi tuang yang berkualitas tinggi serta mempunyai harga jual yang bersaing dengan pasar international maka untuk itu besi tuang biasanya dicampur dengan unsur paduan yang telah disebut diatas tadi. Selain itu, besi tuang mempunyai mempunyai sifa sifatt yang sulit untuk berkarat dan tahan akan gerusan. Maka sering kita jumpai didalam kehidupan seharihari besi tuang digunakan untuk membuat pintu gerbang rumah, tiang lampu hias serta peralatan rumah tangga.
1.2 Rumusan Masalah
!.
Apa itu definisi besi tuang
".
Apa saja klasifikasi besi tuang
#.
Apa kegunaan besi tuang
$.
Apa saja sifat mekanisme besi tuang
%.
Bagaimana standart dan kodifikasi besi tuang
&.
Bagaimana pengolahan besi tuang
'.
Apa saja kelebihan dan kekurangan besi tuang
(.
Apa saja pengaplikasian besi tuang pada system alat berat
1.3 Tujuan Penulsan
!.
)ntuk mengetahui definisi besi tuang
".
)ntuk mengetahui klasifikasi besi tuang
#.
)ntuk mengetahui kegunaan besi tuang
$.
)ntuk mengetahui sifat mekanisme besi tuang
%.
)ntuk mengetahui standart dan kodifikasi besi tuang
&.
)ntuk mengetahui pengolahan besi tuang
'.
)ntuk mengetahui kelebihan dan kekurangan besi tuang
(.
)ntuk mengetahui pengaplikasian besi tuang pada system alat berat
BAB II LANDA!AN TE"RI 2.1 De#ns Bes Tuang
Besi tuang *cast +ron dapat didefinisikan sebagai paduan dari besi dengan lebih dari !,' - karbon, biasanya kadar karbon ini berada pada kisaran antara ",$ hingga $ -, merupakan bahan yang relatif mahal, dimana bahan ini diproduksi dari besi mentah cair, atau besibaja tua, ini merupakan produk besi tuang yang memiliki fungsi mekanis sangat penting dan diproduksi dalam jumlah besar. /rosesnya sering dilakukan dengan cara menambahkan unsur graphite kedalam ladle sebagai pengendali. paduan besi tuang *alloy iron castings bahannya telah dilakukan penghalusan *refined dan pemaduan besi mentah *pig iron. produkproduk seperti crankshaf, conecting rod dan element dari bagian bagian mesin sebelumnya dibuat dari baja tempa *steel forgings, sekarang lebih banyak menggunakan highduty alloy iron casting. Benda benda tuangan dapat membentuk bagian bentuk yang rumit dibandingkan dengan bentukbentuk benda hasil tempa *0rought kendati diperlukan proses machining, akan tetapi dapat diminimalisir dengan
memberikan kelebihan ukuran sekecil mungkin dari bentuk yang dikehendaki *smaller allo0ance, oleh karena itu produk penuangan relatif lebih sedikit dibandin dengan produk tempa. 2.2 $las#kas Bes Tuang
Sebelum kita masuk ke dalam klasifikasi besi tuang, kita harus mengenal tentang diagram besi tuang. 1ika kita sudah mengenal gambar diagram besi tuang, kita bisa mengubah sifat dan struktur besi tuang yang di inginkan. Berikut diba0ah ini gambar diagram besi tuang.
%am&ar 2.1 Dagram Bes
Besi
tuang
biasanya
diklasifikasikan menurut struktur metalografinya. Dalam hal ini karbon dalam besi tuang sangat menentukan. Karbon dalam besi tuang dapat berupa instentisial yaitu sementit karbida besi atau berupa grafit karbon bebas. /engelompokan dapat dimulai berdasarkan kondisi karbonnya. Bila Seluruh karbon berupa sementit maka ia adalah besi tuang putih, selanjutnya dikelompokkan berupa bentuk fisik grafitnya,. 2erjadinya struktur yang berbedabeda ini di pengaruhi oleh beberapa faktor terutama kadar karbon, kadar paduan dan pengotoran, laju pendinginan selama dan sesudah pendinginan.dan laku panas sesudah penuangan. Berikut klasifikasi besi tuang 3 1. Bes Tuang $ela&u
)ntuk memperoleh besi tuang kelabu kita harus berpangkal pada besi kasar kelabu. Besi kasar kelabu memiliki kadar silikon yang tinggi *kurang lebih %,% sampai %4- dan kadar mangan yang rendah. Karena itu pembentukan karbon bebas jadi meningkat. 1adi besi tuang kelabu setelah didinginkan mengandung grafit. 5rafit tersebut terdapat dalam besituang berupa pelatpelat tipis. Besi tuang kelabu memperoleh namanya dari bidang patahan yang ber0arna kelabu, yang disebabkan oleh grafit hitam. %am&ar 2.2 !truktur &es tuang kela&u 2. Bes Tuang Puth
)ntuk memperoleh besi tuang
putih,
berpangkal
pada
kita besi
harus kasar
putih. Besi kasar putih itu memiliki kadar silikon yang rendah *kurang lebih 4,%- dan kadar mangan yang tinggi. Dengan demikian pembentukan sementit digiatkan. Karena kadar silikon yang sangat rendah hanya terbentuk sementit. 1adi 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 #.&- 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. %am&ar 2.3 !truktur &es tuang 'uth
3. Bes Tuang mam'u tem'a
)ntuk memperoleh besi tuang yang dapat di tempa, kita harus berpangkal pada besi tuang putih. Bahan ini dipanaskan sampai kurang lebih 644 78 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
%am&ar 2.( !truktur &es tuang mam'u tem'a (. Bes Tuang N)*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. 9odul 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.
%am&ar 2.+ !truktur &es tuang n)*ular
2.3 $egunaan Bes Tuang
Dalam kegunaanya, besi tuang sering juga digunakan dalam kehidupan seharihari kita selain digunakan pada system alat berat. Misalnya seperti 3
/ipa yang menahan tekanan dari luar sangat tinggi
2utup lubang saluran drainasi dan alat saniter lain
Bagian struk rangka yang menahan gaya tekan
Bagian mesin, blok mesin
/intu gerbang,tiang lampu
Sendi, rol jembatan
Kerangka mesin, seperti mesin bubut, mesin ketam, dan alatpengepres.
/uli sabuk: dalam motor dan mesin
/ipa saluran.
/intu gerbang, tiang lampu dan sebagainya
2.( !#at Mekansme Bes Tuang
Besi tuang memiliki beberapa sifat mekanisme yang terdapat didalamnya seperti 3
Keras dan mudah meleburmencair
5etas sehingga tidak dapat menahan benturan
2emperatur meleleh !"%47
Kekuatan tarik menurun
;egangan menurun
Sangat tahan terhadap karat *jauh lebih baik daripada baja
2idak dapat diberi muatan magnit
2idak dapat disambung dengan las dan paku keling, disambung dengan baut dan sekrup.
Kuat dalam menahan gaya tekan, lemah dalam menahan tarik kuat tekan sekitar &44 Mpa, kuat tarik %4 Mpa
Menyusut 0aktu pendinginan0aktu dituang.
Besi tuang hampir bisa dicetak dalam bentuk apa saja.
Bisa tahan terhadap tekanan yang besar.
2.+ !tan*art *an $)*#kas Bes Tuang
2erdapat berbagai macam standard dan kodifikasi dalam menentukan jenis besi tuang. Sbeberapa contohnya 3
SA< *Society of Automoti:e
A+S+ *American +ron and Steel +nstitute
)9S *)nified 9umbering System
1. !AE
Sistem SA< hanya menggunakan nomor nomor angka. Angka pertama menunjukkan tanda ‘group Baja=, misal3 !.
)nalloy steel !4>>
".
9ickel Steel "#>>
#.
8hromiun steel #">>
Dua angka terakhir, bila penomoran $ digit atau tiga angka terakhir bila penomoran % digit menunjukkan ratarata kandungan karbon perseratus * - 8 , contoh3 !.
SA< !4%%, artinya )nalloy steel mengandung 4,%% - 8
".
SA< "#$%, artinya 9i steel mengandung 4,# - 9i, 4,$% - 8
#.
SA< %"!44, artinya 8rsteel mengandung !,$% - 8r, !,4 8
2. AI!I
Bila terdapat huruf didepan angka maka huruf tersebut menunjukkan proses pembuatan bajanya !.
A ? Basic @penhearth
".
B ? Acid Bassemer
#.
8 ? Basic @peneath
$.
D ? Acid @peneath
%.
< ?
3. UN!
)9S terdiri dari huruf diikuti oleh lima nomor. Sistem ini hanya
menunjukkan
komposisi kimia dari metal atau paduannya dan bukan menunjukkan standar atau spesifikasi dari metal tersebut Ta&el 2.1 Ta&el UN!
4444!66666
8ast irons
!444!!%%4!
8ast +ron, 5ray
!4464!46"4
8ast +ron Welding iller Metal
"4444""$44
8ast +ron, Malleable
""(#4"&"#4
8ast +ron, /earlitic Malleable
#4444#&"44
8ast +ron, Ductile *9odular
$!444$!44'
8ast +ron, 5ray, Austenitic
$#444 $#4#4
8ast
+ron,
Ductile
*9odular,
Austenitic $%444 $%446
8ast +ron, White
$'44!$'44&
8ast +ron, 8orrosion
BAB III PEMBAHA!AN 3.1 Peng)lahan Bes Tuang
Besi 2uang terbuat dari besi kasar *pig iron hasil tanur tinggi dari biji besi. Kemudian besi kasar dilebur kembali agar bisa menjadi besi tuang. /eleburan 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 *eSi dan feromangan *eMn sering pula dilakukan. al ini dimaksudkan untuk menaikkan
kembali kadar Si dan Mn 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. /roses 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. /roses peleburan besi tuang dengan Kupola biasanya terjadi secara kontinyu artinya begitu muatan logam mencair maka langsung mengalir keluar tungku. Cogam 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. /engotoran karena sulfur ini dapat menurunkan sifat sifat besi tuang. Karena kekurangankekurangan di atas, maka de0asa ini banyak pabrik pengecoran menggunakan tungku listrik untuk menggantikan Kupola. 2ungku 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. /eleburan 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
%am&ar 3.1 Pr)ses 'em&uatan &es tuang
Dalam
pemakaian
di
industri, ada tiga jenis besi tuang yang banyak digunakan, yaitu 3
besi tuang kelabu *grey cast iron, besi tuang ulet atau besi tuang nodular *nodular cast iron dan besi tuang putih *0hite cast iron. Ketiga jenis besi tuang ini mempunyai komposisi kimia yang hampir sama yaitu 3 ",%% #,% -8, !# -Si, Mn kurang dari !sedangkan S dan / dibatasi antara 4,4%4,!4 - *maksimum. Walaupun komposisi kimianya hampir sama, tetapi karena prosesnya berbeda maka struktur dan sifatsifat dari ketiga besi tuang tersebut berbeda. 3.2 $ele&han *an $ekurangan Bes Tuang
Dibandingkan dengan baja tuang, ada beberapa keunggulan besi tuang ini, misalnya3 •
asilnya akan lebih murah dibandingkan dengan baja tuang
•
2emperatur peleburan lebih rendah, oleh karena
itu “Dapur Kupola” dapat dipakai.
•
Besi tuang cair akan lebih baik mengalirnya, sehingga dapat mengisi ronggarongga cetakan *mould dengan lebih sempurna.
•
asilnya siap untuk dikerjakan lebih lanjut.
•
Menghasilkan kombinasi kekuatan tarik dan tekan yang baik
•
2ahan terhadap keausan, gerusan, dll.
•
2idak berkarat.
Dibandingkan dengan baja tuang, ada beberapa kekurangan besi tuang ini, misalnya3 •
2idak dapat di tempa.
•
2idak dapat disambung dengan paku keling atau dilas, dua buah besi tuang hanya
dapat disambung dengan baut dan sekrup. •
2idak dapat diberi muatan magnet
•
5etas sehingga tidak dapat menahan lenturan
3.3 Penga'lkasan Bes Tuang 'a*a !stem Alat Berat
Dalam system alat berat sendiri besi tuang ditempat pada ruang
yang
sangat
Karena
penting.
ditempatkan
dikomponen dalam pada alat berat.
Sebabnya
besi
tuang
memiliki kekakuan dan kekuatan
dalam menahan tekanan serta tidak mudah berkarat. )ntuk itu besi tuang biasanya digunakan pada komponen silinder blok pada system alat berat.
%am&ar 3.2 !ln*er Bl)k
Besi tuang juga mempunyai sifat yang mudah dibentuk. )ntuk itu pada pengaplikasian pada alat berat, besi tuang digunakan dalam komponen silinder blok, crankshaft dan camshaft. %am&ar
,amsha#t
3.3
%am&ar 3.( ,ranksha#t
Walaupun begitu besi tuang tidak berdiri sendiri dalam bahan pembuatan silinder blok, camshaft dan crankshaft. Besi tuang dipadukan dengan bahanbahan lain seperti Mangan, Silikon dan Baja.
BAB IPENUTUP (.1 $esm'ulan
Besi tuang *cast +ron dapat didefinisikan sebagai paduan dari besi dengan lebih dari !,' - karbon, biasanya kadar karbon ini berada pada kisaran antara ",$ hingga $ -, merupakan bahan yang relatif mahal, dimana bahan ini diproduksi dari besi mentah cair, atau besibaja tua, ini merupakan produk besi tuang yang memiliki fungsi mekanis sangat penting dan diproduksidalam jumlah besar. Besi tuang mempunyai klasifikasi yaitu 3 Besi tuang putih, besi tuang kelabu, besi tuang mampu tempa dan besi tuang nodular. Besi tuang mempunyai sifat mekanisme antara lain tahan dalam tekanan tinggi dan juga tidak mudah berkarat. Besi tuang mempunyai kegunaan pada alat berat yang digunakan untuk bahan baku dari silinder blok. (.2 !aran
Beberapa saran yang bisa diberikan untuk penyempurnaan “2ugas +lmu Bahan” ini adalah3
Sebelum menggunakan alat untuk alat berat, pahami dulu alat tersebut dari bahan apa dan sifat mekanismenya.
2eliti sebelum mengerjakan sesuatu.
Selalu ikuti petunjuk penggunaan.
Dan berhatihatilah.
