CARA
PENGOLAHAN LOGAM NON FERRO
logam bukan besi/non ferro ini
ditambang dalam bentuk bijih-bijihan, akan tetapi tidak dalam keadaan murni
melainkan bercampur dengan unsur-unsur lain. pada umumnya bijih-bijih logam ini
terdiri atas logam (0,5-20%) dengan batu-batuan (kapur dan pasir) yang secara
kimiawi terikat dengan oksigen, belerang serta karbon dioksida.
1. PROSES BIJIH LOGAM
Bijih-bijih logam yang yang diperoleh dari hasil penambangan terlebih dahulu dipecah menjadi bagian-bagian kecil. Pecahan-pecahan tersebut kemudian digiling halus, untuk selanjutnya dicampur dengan minyak dan air diaduk hingga antara tepung, minyak dan air tercampur dengan baik, kemudian ditenangkan. Minyak akan mengikat logam dan belerang yang akan berada di bagian atas adonan, sedangkan air akan mengikat lumpur dan kotoran lain yang berada di bagian bawah adonan. Setelah dipisahkan antara yang ada di bagian bawah dengan bagian atas, campuran lumpur dan air dibuang. Campuran antara minyak, logam dan belerang tersebut kemudian dipanasi dengan udara panas untuk menghilangkan belerang hingga diperoleh logam oksid.
2. PROSES KERING (PIROMETALURGI)
Bijih logam yang sudah diproses menjadi logam oksid dimasukkan ke dalam dapur api untuk mereduksi oksigennya dalam suatu proses dioksidasi dalam dapur tersebut. Logam oksid dipanasi hingga cair belerang yang tersisa juga ikut terbakar pada saat yang sama. Kandungan-kandungan yang lain misalnya silikon dan besi dioksidasikan menjadi terak yang mengapung di atas cairan logam kemudian teraknya dipisahkan. Maka diperoleh cairan logam dengan kadar kemurnian 99%.
3. PROSE BASAH (HIDROMETALURGI)
Prose ini sering juga dikatakan senagai elektro metalurgi. Dalam proses ini dengan oksid ditenangkan dalalm larutan sulfat/alkali melalui saringan. Bila perliu digabung dengan reaksi kimia tertentu untuk membebaskannya dari logam-logam yang tidak diinginkan. Kemudian di masukkan ke dalam lautan tembaga sulfat (elektrolit untuk mengikutiproses elektrolisa) dengan bntuan dua buah elektrode yang dialiri listrik arus searah. Larutan yang mengandung logam dipisahkan. Logam-logam sebagai ion positif bergerak menuju katode negatif dan di sana dibuang. Hasil dari proses elektrolisis ini adalah logam dengan kemurnian (98-99%).
4. PROSES KERAMIK
Logam yang bertitik lebur tinggi seperti wolfram dan molibdenium tidak dapat diproses dengan proses kering maupun basah melainkan dengan proses keramik. Proses keramik/yang biasa juga disebut proses sinter, terdiri atas penerjaan sebagai berikut:
a) serbuk logam karbida diberi pengerjaan pendahuluan, yaitu digiling, dicampur, ditamah dengan lilin dan dijadikan butiran-butiran.
b) serbuk yang telah diberi pengerjaan pendahuluan ini dipadatkan.
c) bentuk yang telah padat tersebut diberi pengerjaan sinter pendahuluan pada suhu ± 700°C
d) bentuk padat yang telah diberi pengerjaan sinter pendahuluan tersebut dipadatkan lagi dengan tekanan tinggi (60 N/cm2)
1. PROSES BIJIH LOGAM
Bijih-bijih logam yang yang diperoleh dari hasil penambangan terlebih dahulu dipecah menjadi bagian-bagian kecil. Pecahan-pecahan tersebut kemudian digiling halus, untuk selanjutnya dicampur dengan minyak dan air diaduk hingga antara tepung, minyak dan air tercampur dengan baik, kemudian ditenangkan. Minyak akan mengikat logam dan belerang yang akan berada di bagian atas adonan, sedangkan air akan mengikat lumpur dan kotoran lain yang berada di bagian bawah adonan. Setelah dipisahkan antara yang ada di bagian bawah dengan bagian atas, campuran lumpur dan air dibuang. Campuran antara minyak, logam dan belerang tersebut kemudian dipanasi dengan udara panas untuk menghilangkan belerang hingga diperoleh logam oksid.
2. PROSES KERING (PIROMETALURGI)
Bijih logam yang sudah diproses menjadi logam oksid dimasukkan ke dalam dapur api untuk mereduksi oksigennya dalam suatu proses dioksidasi dalam dapur tersebut. Logam oksid dipanasi hingga cair belerang yang tersisa juga ikut terbakar pada saat yang sama. Kandungan-kandungan yang lain misalnya silikon dan besi dioksidasikan menjadi terak yang mengapung di atas cairan logam kemudian teraknya dipisahkan. Maka diperoleh cairan logam dengan kadar kemurnian 99%.
3. PROSE BASAH (HIDROMETALURGI)
Prose ini sering juga dikatakan senagai elektro metalurgi. Dalam proses ini dengan oksid ditenangkan dalalm larutan sulfat/alkali melalui saringan. Bila perliu digabung dengan reaksi kimia tertentu untuk membebaskannya dari logam-logam yang tidak diinginkan. Kemudian di masukkan ke dalam lautan tembaga sulfat (elektrolit untuk mengikutiproses elektrolisa) dengan bntuan dua buah elektrode yang dialiri listrik arus searah. Larutan yang mengandung logam dipisahkan. Logam-logam sebagai ion positif bergerak menuju katode negatif dan di sana dibuang. Hasil dari proses elektrolisis ini adalah logam dengan kemurnian (98-99%).
4. PROSES KERAMIK
Logam yang bertitik lebur tinggi seperti wolfram dan molibdenium tidak dapat diproses dengan proses kering maupun basah melainkan dengan proses keramik. Proses keramik/yang biasa juga disebut proses sinter, terdiri atas penerjaan sebagai berikut:
a) serbuk logam karbida diberi pengerjaan pendahuluan, yaitu digiling, dicampur, ditamah dengan lilin dan dijadikan butiran-butiran.
b) serbuk yang telah diberi pengerjaan pendahuluan ini dipadatkan.
c) bentuk yang telah padat tersebut diberi pengerjaan sinter pendahuluan pada suhu ± 700°C
d) bentuk padat yang telah diberi pengerjaan sinter pendahuluan tersebut dipadatkan lagi dengan tekanan tinggi (60 N/cm2)
e) kemudian bentuk padat tersebut di
sinter lagi pada suhy 1400°C
f)
selanjutnya hasil sinter yang kedua tersebut dicloning untuk menghilangkan
distorsi bentuk yang kecil dan menjaga komponen agar dalam toleransi yang
dikehendaki.
BAHAN AJAR
PROSES PENGOLAHAN LOGAM
A. Mengenal Material dan Mineral
Material dapat berupa bahan logam dan non logam. Bahan logam ini terdiri dari logam ferro dan nonferro. Bahan logam ferro diantaranya besi, baja, dan besi cor, sedangkan logam nonferro (bukan besi) antara lain emas, perak, aluminium, tembaga, kuningan, dan timah putih . Bahan non logam dapat dibagi menjadi bahan organik (bahan yang berasal dari alam) dan bahan anorganik. Selain pengelompokan diatas, material juga dapat dikelompokkan berdasarkan unsur-unsur kimia, yaitu unsur logam, nonlogam dan metalloid. Dengan mengetahui unsur–unsur kimia ini, kita dapat menghasilkan logam yang kuat dan keras sesuai kebutuhan.
1. Berbagai Macam Sifat Logam
Logam mempunyai beberapa sifat antara lain: sifat mekanis, sifat fisika, sifat kimia dan sifat pengerjaan. Sifat mekanis adalah kemampuan suatu logam untuk menahan beban yang diberikan pada logam tersebut. Pembebanan yang diberikan dapat berupa pembebanan statis (besar dan arahnya tetap), ataupun pembebanan dinamis (besar dan arahnya berubah). Yang termasuk sifat mekanis pada logam, antara lain: kekuatan bahan (strength), kekerasan elastisitas, kekakuan, plastisitas, kelelahan bahan, sifat fisika, sifat kimia, dan sifat pengerjaan.
a. Kekuatan (strength) adalah kemampuan material untuk menahan tegangan tanpa kerusakan. Beberapa material seperti baja struktur, besi tempa, alumunium, dan tembaga mempunyai kekuatan tarik dan tekan yang hampir sama. Sementara itu, kekuatan gesermya kira-kira dua pertiga kekuatan tariknya. Ukuran kekuatan bahan adalah tegangan maksimumnya, atau gaya terbesar persatuan luas yang dapat ditahan bahan tanpa patah. Untuk mengetahui kekuatan suatu material dapat dilakukan dengan pengujian tarik, tekan, atau geser.
b. Kekerasan (hardness) adalah ketahanan suatu bahan untuk menahan pembebanan yang dapat berupa goresan atau penekanan. Kekerasan merupakan kemampuan suatu material untuk menahan takik atau kikisan. Untuk mengetahui kekerasan suatu material digunakan uji Brinell.
c. Kekakuan adalah ukuran kemampuan suatu bahan untuk menahan perubahan bentuk atau deformasi setelah diberi beban.
d. Kelelahan bahan adalah kemampuan suatu bahan untuk menerima beban yang berganti-ganti dengan tegangan maksimum diberikan pada setiap pembebanan.
e. Elastisitas adalah kemampuan suatu bahan untuk kembali ke bentuk semula setelah menerima beban yang mengakibatkan perubahan bentuk. Elastisitas merupakan kemampuan suatu material untuk kembali ke ukuran semula setelah gaya dari luar dilepas. Elastisitas ini penting pada semua struktur yang mengalami beban yang berubah-ubah terlebih pada alat-alat dan mesin-mesin presisi.
f. Plastisitas adalah kemampuan suatu bahan padat untuk mengalami perubahan bentuk tetap tanpa ada kerusakan.
g. Sifat fisika adalah karakteristik suatu bahan ketika mengalami peristiwa fisika seperti adanya pengaruh panas atau listrik. Yang termasuk sifat-sifat adalah sebagai berikut: Titik lebur, Kepadatan, Daya hantar panas, dan daya hantar listrik, kemampuan suatu logam dalam mengalami peristiwa korosi. Korosi adalah terjadinya reaksi kimia antara suatu bahan dengan lingkungannya. Secara garis besar ada dua macam korosi, yaitu korosi karena efek galvanis dan reaksi kimia langsung.
h. Sifat pengerjaan adalah suatu sifat yang timbul setelah diadakannya proses pengolahan tertentu. Sifat pengerjaan ini harus diketahui terlebih dahulu sebelum pengolahan logam dilakukan.
2. Mineral
Mineral merupakan suatu bahan yang banyak terdapat di dalam bumi, mempunyai bentuk dan ciri-ciri khusus serta mempunyai susunan kimia yang tetap. Mineral memiliki ciri-ciri khas antara lain:
a. Warna, mineral mempunyai warna tertentu, misalnya malagit berwarna hijau, lazurit berwarna biru, dan ada pula mineral yang memiliki bermacam-macam warna misalnya kuarsa.
b. Cerat, merupakan warna yang timbul bila mineral tersebut digoreskan pada porselen yang tidak dilicinkan.
c. Kilatan merupakan sinar suatu mineral apabila memantulkan cahaya yang dikenakan kepadanya. Misalnya emas, timah, dan tembaga yang mempunyai kilat logam.
d. Kristal atau belahan merupakan mineral yang mempunyai bidang datar halus. Misalnya, seng, bentuk kristalnya dapat dipecah-pecah menjadi beberapa kubus dan patahannya akan terlihat dengan jelas. Setiap mineral memiliki bentuk kristal yang berbeda-beda. Contohnya bentuk kubus pada galmer (bilih seng), bentuk heksagonal (enam bidang) pada kuarsa dan lain-lain.
d. Berat jenis, mineral mempunyai berat jenis antara 2 – 4 ton/m2. Berat jenis ini akan berubah setelah diolah menjadi bahan.
3. Berbagai Jenis Sumber Daya Mineral
a. Unsur-unsur Logam
Unsur-unsur logam dibagi lagi dalam dua kelompok menurut banyaknya, yaitu yang berlimpah di kerak bumi seperti besi, alumunium, mangan, dan titanium, dan yang sedikit terdapat di alam seperti tenbaga, timah hitam.
b. Unsur-unsur Nonlogam
Unsur-unsur nonlogam (nonmetallic) dapat dibagi menjadi empat kelompok berdasarkan kegunaannya, antara lain :
c. Natrium klorida, kalsium fosfat, dan belerang merupakan bahan- bahan utama industri-industri kimia dan pupuk buatan.
Pasir,.d batu kerikil, batu hancur, gips, dan semen terutama dipakai sebagai bahan-bahan bangunan dan konstruksi lainnya.
e. Bahan bakar fosil, yaitu yang berasal dari sisa-sisa tanaman dan binatang seperti batubara, minyak bumi, dan gas alam. Persediaan
energi kita sekarang sangat bergantung pada bahan-bahan ini.
f. Air merupakan sumber mineral terpenting dari semuanya yang terdapat melimpah di permukaan bumi. Tanpa air tidak mungkin kita dapat menanam dan menghasilkan bahan makanan.
1) Pemurnian Mineral
Mineral pada awalnya ditemukan di alam masih bercampur dengan mineral lain sehingga perlu dilakukan proses pemurnian untuk mendapatkan satu bentuk mineral. Pemurnian mineral adalah proses memisahkan satu bentuk mineral dari mineral-mineral lainnya melalui satu proses dan cara tertentu.
a. Proses pemurnian bijih besi
Melebur dan mengoksidasi besi adalah proses kimia yang sederhana. Selama proses itu, karbon dalam bentuk kokas dan oksida besi bereaksi pada suhu tinggi, membentuk metalik iron (besi yang bersifat logam) dan gas karbon dioksida. Karena bijih besi jarang ada yang murni, batu kapur (CaCO3) harus juga ditambahkan sebagai imbuh (flux) agar bercampur dengan kotoran-kotoran dan mengeluarkannya sebagai slag (terak).
Gambar 1 : Dapur pengolahan biji besi menjadi besi
Sejak abad ke-14 besi mulai diproduksi dalam jumlah besar dan dasar-dasar eksploitasi industri besi secara modern sudah dimulai. Setelah itu diperoleh berbagai penemuan dalam produksi besi, antara lain: (a) metode untuk memproduksi baja yang berkualitas tinggi dari besi kasar, (b) prosedur-prosedur tanur yang lebih efisien, termasuk juga pemakaian kokas yang dibuat dari batu bara sebagai pengganti arang kayu, akibat semakin berkurangnya persediaan kayu. (c) metode-metode untuk mereduksi bijih besi. (d) metode-metode untuk memamfaatkan bijih-bijih besi yang mengandung kotoran-kotoran perusak seperti fosfor dan belerang.dan (d) metode-metode untuk memproses bijih besi berkadar rendah.
b. Proses pemurnian Alumunium
Proses pemurnian alumunium dengan cara memanaskan alumunium hidroksida sampai lebih kurang 1300°C (diendapkan), akan didapatkan alumina. Karena titik lelehnya tinggi, alumina dilarutkan ke dalam cairan klorit (garam Na3AlF6) yang berfungsi sebagai elektrolit sehingga titik lelehnya menjadi rendah (1000°C). Lima belas persen alumina (Al2O3) dapat diuraikan ke dalam kriolit, sedang proses elektrolisis di sini sebagai reduksi Al2O3.
Bijih bauksit mula-mula dimurnikan terlebih dahulu dengan proses kimia dan alumunium oksida murni diuraikan dengan elektrolisis. Bauksit dimasukkan ke dalam kauksit soda, alumina di dalamnya membentuk natrium aluminat, bagian lain tidak bereaksi dan dapat dipisahkan
c. Proses pemurnian Tembaga
Proses pemurnian tembaga diawali dengan penggilingan bijih tembaga kemudian dicampur dengan batu kapur dan bahan fluks silika. Tepung bijih dipekatkan terlebih dahulu, sesudah itu dipanggang sehingga terbentuk campuran FeS, FeO, SiO2, dan CuS. Campuran ini disebut kalsin dan dilebur dengan batu kapur sebagi fluks dalam dapur reverberatory. Besi yang ada larut dalam terak dan tembaga, besi yang tersisa ditaungkan ke dalam konventor. Udara dihembuskan ke dalam konventor selama 4 – 5 jam, kotoran-kotoran teroksidasi, dan besi membentuk terak yang dibuang pada selang waktu tertentu. Panas oksidasi yang dihasilkan cukup tinggi sehingga muatan tetap cair dan sulfida tembaga akhirnya berubah menjadi oksida tembaga dan sulfat. Bila aliran udara dihentikan, oksida bereaksi dengan sulfida membentuk tembaga blister dan dioksida belerang. Setelah itu, tembaga ini dilebur dan dicor menjadi slab, kemudian diolah lebih lanjut secara elektronik menjadi tembaga murni.
d. Proses pemurnian Timah Putih (Sn)
Proses pemurnian timah putih diawali dengan memisahkan Bijih timah dan pasir dengan mencuci lalu dikeringkan. Setelah itu, bijih itu dilebur di dalam dapur corong atau dapur nyala api dengan kokas dan dituang menjadi balok-balok kecil.
e. Proses pemurnian Timbal/timah hitam (Pb)
Bijih-bijih timbal harus dipanggang terlebih dahulu untuk menghilangkan sulfida-sulfida, sedang timbal dengan campurannya yang lain berubah menjadi oksida timah hitam (PbO) dan sebagian lagi menjadi timbal sulfat (PbSO4). Dengan menambah kwarsa (SiO2) pada sulfat di atas suhu yang tinggi akan mengubah timbal sulfat menjadi silikat. Campuran silikat timbal dengan oksida timbal yang dipijarkan pakai kokas kemudian dicampur dengan batu kapur, akan menghasilkan timbal.
f. Proses pemurnian Seng (Zn)
Proses pemurnian seng diawali dengan memisahkan bijih seng kemudian dipanggang dalam dapur untuk mengeluarkan belerang dan asam arang. Setelah itu terjadilah oksida seng, karbonatnya terurai dan sulfidanya dioksidasi. Bijih seng didapat dari senyawa belerang diantaranya karbonat seng (ZnCO3), silikat seng (ZnSiO4H2O), dan sulfida seng (ZnS).
g. Proses pemurnian Magnesium
Untuk memperoleh magnesium dilakukan dengan jalan elektrolisis, yaitu dengan cara memijarkan oksida magnesium bersama-sama dengan zat arang (karbon) atau silisium ferro sebagai bahan reduksi. Setelah itu magnesium dapat terpisahkan.
h. Proses pemurnian Perak
Proses pemurnian perak dilakukan dengan jalan elektrolisis bijih-bijih perak. Bijih perak yang mengandung belerang dipanggang dahulu kemudian dicairkan. Bijih yang mengandung timbal dihaluskan kemudian dicairkan dengan memasukkan zat asam yang banyak sampai timbal terbakar menjadi glit-timbel dan dikeluarkan sebagai terak. Setelah itu, hanya tertinggal peraknya saja.
i. Proses pemurnian Platina
Proses pemurnian platina tergantung pada zat-zat yang terkandung dalam bijih-bijih logam. Bijih-bijih yang mengandung emas dikerjakan dalam air raksa, sedangkan platina tidak dapat melarut dalam air raksa. Berikutnya adalah dengan proses kimiawi (proses elektrolisis). Platina itu dapat dibersihkan sampai tercapai keadaan yang murni.
j. Proses pemurnian Nikel (Ni)
Proses pemurnian nikel diawali dengan pembakaran bijih nikel, kemudian dicairkan untuk proses reduksi dengan menggunakan arang dan bahan tambahan lain dalam sebuah dapur tinggi. Dari proses tersebut nikel yang didapat kurang lebih 99%. Jika hasil yang diinginkan lebih baik (tidak berlubang), proses pemurniannya dikerjakan dengan jalan elektrolisis di atas sebuah cawan tertutup dalam dapur nyala api. Reduktor yang digunakan biasanya mangan dan fosfor.
B. Mengenal Proses Pengecoran Logam
1. Pengertian
Pengecoran (casting) adalah suatu proses penuangan materi cair seperti logam atau plastik yang dimasukkan ke dalam cetakan, kemudian dibiarkan membeku di dalam cetakan tersebut, dan kemudian dikeluarkan atau dipecah-pecah untuk dijadikan komponen mesin. Pengecoran digunakan untuk membuat bagian mesin dengan bentuk yang kompleks.
Gambar 2 : Proses pengecoran logam
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 (termoplastik), juga material yang terlarut air misalnya beton atau gips, dan materi lain yang dapat menjadi cair atau pasta 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. Proses pengecoran dibagi menjadi dua, yaitu : expandable (dapat diperluas) dan non expandable (tidak dapat diperluas).
Gambar 3 : Logamcair sedang dituangkan ke dalamcetakan
Pengecoran biasanya diawali dengan pembuatan cetakan dengan bahan pasir. Cetakan pasir bisa dibuat secara manual maupun dengan mesin. Pembuatan cetakan secara manual dilakukan bila jumlah komponen yang akan dibuat jumlahnya terbatas, dan banyak variasinya. Pembuatan cetakan tangan dengan dimensi yang besar dapat menggunakan campuran tanah liat sebagai pengikat. Dewasa ini cetakan banyak dibuat secara mekanik dengan mesin agar lebih presisi serta dapat diproduk dalam jumlah banyak dengan kualitas yang sama baiknya.
2. Pembuatan Cetakan Manual
Pembuatan cetakan tangan meliputi pembuatan cetakan dengan kup dan drag, seperti pada gambar di bawah ini:
Gambar 2 3. Dimensi benda kerja yang akan dibuat (a), menutupi permukaan pola dalam rangka cetak dengan pasir, (b) cetakan siap (c), proses penuangan (d), dan produk pengecoran (e).
Selain pembuatan cetakan secara manual, juga dikenal pembuatan cetakan dengan mesin guncang, pembuatan cetakan dengan mesin pendesak, pembuatan cetakan dengan mesin guncang desak, prembuatan cetakan dengan mesin tekanan tinggi, dan pembuatan cetakan dengan pelempar pasir.
3. Pengolahan Pasir Cetak
Pasir cetak yang sudah digunakan untuk membuat cetakan, dapat dipakai kembali dengan mencampur pasir baru dan pengikat baru setelah kotoran-kotoran dalam pasir tersebut dibuang. Pasir cetak dapat digunakan berulang-ulang. Setelah digunakan dalam proses pembuatan suatu cetakan, pasir cetak tersebut dapat diolah kembali tidak bergantung pada bahan logam cair. Prosesnya dengan cara pembuangan debu halus dan kotoran, pencampuran, serta pendinginan pasir cetak. Adapun mesin-mesin yang dipakai dalam pengolahan pasir, antara lain:
a. Penggiling pasir
Penggiling pasir digunakan apabila pasir tersebut menggunakan lempung sebagai pengikat, sedangkan untuk pengaduk pasir digunakan
jika pasir menggunakan bahan pengikat seperti minyak pengering atau natrium silikat.
b. Pencampur pasir
Pencampur pasir digunakan untuk memecah bungkah-bungkah pasir setelah pencampuran. Jadi, pasir dari penggiling pasir kadang-kadang diisikan ke pencampur pasir atau biasanya pasir bekas diisikan langsung
ke dalamnya.
c. Pengayakan
Untuk mendapatkan pasir cetak, ayakan dipakai untuk menyisihkan kotoran dan butir-butir pasir yang sangat kasar. Jenis ayakan ada dua macam, yaitu ayakan berputar dan ayakan bergetar.
d. Pemisahan magnetis
Pemisahan magnetis digunakan untuk menyisihkan potongan- potongan besi yang berada dalam pasir cetak tersebut.
e. Pendingin pasir
Dalam mendinginkan pasir, udara pendingin perlu bersentuhan dengan butir-butir pasir sebanyak mungkin. Pada pendingin pasir pengagitasi, udara lewat melalui pasir yang diagitasi. Adapun pada pendingin pasir tegak, pasir dijatuhkan ke dalam tangki dan disebar oleh sebuah sudu selama jatuh, yang kemudian didinginkan oleh udara dari bawah. Pendingin pasir bergetar menunjukkan alat di mana pasir diletakkan pada pelat dan pengembangan pasir efektif.
4. Pengecoran Cetakan Ekspandable (Expandable Mold Casting)
Expandable mold casting adalah sebuah klasifikasi generik yang melibatkan pasir, plastiK, tempurung, gips, dan investment molding (teknik lost-wax). Metode ini melibatkan penggunaan cetakan sementara dan cetakan sekali pakai.
5. Pengecoran dengan Pasir (Sand Casting)
Pengecoran dengan pasir membutuhkan waktu selama beberapa hari dalam proses produksinya dengan hasil rata-rata (1-20 unit/jam proses pencetakan) dan proses pengecoran dengan bahan pasir ini akan membutuhkan waktu yang lebih lama terutama untuk produksi dalam skala yang besar. Pasir hijau/green sand (basah) hampir tidak memiliki batas ukuran beratnya, akan tetapi pasir kering memiliki batas ukuran berat tertentu, yaitu antara 2.300-2.700 kg. Batas minimumnya adalah antara 0,05-1 kg. Pasir ini disatukan dengan menggunakan tanah liat (sama dengan proses pada pasir hijau) atau dengan menggunakan bahan perekat kimia/minyak polimer. Pasir hampir pada setiap prosesnya dapat diulang beberapa kali dan membutuhkan bahan input tambahan yang sangat sedikit.
Pada dasarnya, pengecoran dengan pasir ini digunakan untuk mengolah logam bertemperatur rendah, seperti besi, tembaga, aluminium, magnesium, dan nikel. Pengecoran dengan pasir ini juga dapat digunakan pada logam bertemperatur tinggi, namun untuk bahan logam selain itu tidak akan bisa diproses. Pengecoran ini adalah teknik tertua dan paling dipahami hingga sekarang. Bentuk-bentuk ini harus mampu memuaskan standar tertentu sebab bentuk-bentuk tersebut merupakan inti dari proses pergecoran dengan pasir .
Gambar 2 4. Pengecoran logam pada cetakan pasir
6. Pengecoran dengan Gips (Plaster Casting)
Gips yang tahan lama lebih sering digunakan sebagai bahan dasar dalam produksi pahatan perunggu atau sebagai pisau pahat pada proses pemahatan batu. Dengan pencetakan gips, hasilnya akan lebih tahan lama (jika disimpan di tempat tertutup) dibanding dengan tanah liat asli yang harus disimpan di tempat yang basah agar tidak pecah. Dalam proses pengecoran ini, gips yang sederhana dan tebal dicetak, diperkuat dengan menggunakan serat, kain goni, semua itu dibalut dengan tanah liat asli. Pada proses pembuatannya, gips ini dipindah dari tanah liat yang lembab, proses ini akan secara tidak sengaja merusak keutuhan tanah liat tersebut. Akan tetapi ini bukanlah masalah yang serius karena tanah liat tersebut telah berada di dalam cetakan. Cetakan kemudian dapat digunakan lagi di lain waktu untuk melapisi gips aslinya sehingga tampak benar-benar seperti tanah liat asli. Permukaan gips ini selanjutnya dapat
diperbarui, dilukis, dan dihaluskan agar menyerupai pencetak dari perunggu.
Pengecoran dengan gips hampir sama dengan pengecoran dengan pasir kecuali pada bagian gips diubah dengan pasir. Campuran gips pada dasarnya terdiri dari 70-80 % gipsum dan 20-30 % penguat gipsum dan air. Pada umumnya, pembentukan pengecoran gips ini membutuhkan waktu persiapan kurang dari 1 minggu, setelah itu akan menghasilkan produksi rata-rata sebanyak 1-10 unit/jam pengecorannya dengan berat untuk hasil produksinya maksimal mencapai 45 kg dan minimal 30 kg, dan permukaan hasilnyapun memiliki resolusi yang tinggi dan halus.
Jika gips digunakan dan pecah, maka gips tersebut tidak dapat diperbaiki dengan mudah. Pengecoran dengan gips ini normalnya digunakan untuk logam non belerang seperti aluminium, seng, tembaga. Gips ini tidak dapat digunakan untuk melapisi bahan-bahan dari belerang karena sulfur dalam gipsum secara perlahan bereaksi dengan besi. Persiapan utama dalam pencetakan adalah pola yang ada disemprot dengan film yang tebal untuk membuat gips campuran. Hal ini dimaksudkan untuk mencegah cetakan merusak pola. Unit cetakan tersebut dikocok sehingga gips dapt mengisi lubang-lubang kecil di sekitar pola. Pembentuk pola dipindahkan setelah gips diatur.
Pengecoran gips ini menunjukkan kemajuan, karena penggunaan peralatan otomatis dapat segera digunakan dengan mudah ke sistem robot, karena ketepatan desain permintaan semakin meningkat yang bahkan lebih besar dari kemampuan manusia.
7. Pengecoran Gips, Beton, atau Plastik Resin.
Gips sendiri dapat dilapisi, demikian pula dengan bahan-bahan kimia lainnya seperti beton atau plastik resin. Bahan-bahan ini juga mengunakan percetakan yang sama seperti penjelasan di atas (waste mold) atau multiple use piece mold, atau percetakan yang terbuat dari bahan-bahan yang sangat kecil atau bahan yang elastis seperti karet latex (yang cenderung disertai dengan cetakan yang ekstrim). Jika pengecoran dengan gips atau beton maka produk yang dihasilkan akan seperti kelereng, tidak begitu menarik, kurang transparan dan biasanya dilukis. Tak jarang hal ini akan memberikan penampilan asli dari logam/batu. Alternatif untuk mengatasi hal ini adalah lapisan utama akan dibiarkan mengandung warna pasir sehingga memberikan nuansa bebatuan. Dengan menggunakan pengecoran beton, bukan pengecoran gips, memungkinkan kita untuk membuat ukiran, pancuran air, atau tempat duduk luar ruangan. Selanjutnya adalah membuat meja cuci (washstands) yang menarik, washstands dan shower stalls dengan perpaduan beraneka ragam warna akan menghasilkan pola yang menarik seperti yang tampak pada kelereng/ravertine.
Gambar 2 5. Turbin air produk hasil pengecoran logam
Proses pengecoran seperti die casting dan sand casting menjadi suatu proses yang mahal, bagaimanapun juga komponen-komponen yang dapat diproduksi menggunakan pengecoran investment dapat menciptakan garis-garis yang tak beraturan dan sebagian komponen ada yang dicetak near net shape sehingga membutuhkan sedikit atau bahkan tanpa pengecoran ulang.
8. Pengecoran Sentrifugal (Centrifugal Casting)
Pengecoran sentrifugal berbeda dengan penuangan gravitasi-bebas dan tekanan-bebas karena pengecoran sentrifugal membentuk dayanya sendiri menggunakan cetakan pasir yang diputar dengan kecepatan
konstan. Pengecoran sentrifugal roda kereta api merupakan aplikasi awal
dari metode yang dikembangkan oleh perusahaan industri Jerman Krupp dan kemampuan ini menjadikan perkembangan perusahaan menjadi sangat cepat.
Gambar 2 6. Turbin air produk hasil pengecoran logam
9. Die Casting
Die casting adalah proses pencetakan logam dengan menggunakan penekanan yang sangat tinggi pada suhu rendah. Cetakan tersebut
disebut die. Rentang kompleksitas die untuk memproduksi bagian-bagian logam non belerang (yang tidak perlu sekuat, sekeras, atau setahan panas seperti baja) dari keran cucian sampai cetakan mesin (termasuk hardware, bagian-bagian komponen mesin, mobil mainan, dsb).
Gambar 2 7. Die casting
Logam biasa seperti seng dan alumunium digunakan dalam proses die casting. Logam tersebut biasanya tidak murni melainkan logam logam yang memiliki karakter fisik yang lebih baik. Akhir-akhir ini suku cadang yang terbuat dari plastik mulai menggantikan produk die casting banyak dipilih karena harganya lebih murah (dan bobotnya lebih ringan yang sangat penting khususnya untuk suku cadang otomotif berkaitan dengan standar penghematan bahan bakar). Suku cadang dari plastik lebih praktis (terutama sekarang penggunan pemotongan dengan bahan plastik semakin memungkinkan) jika mengesampingkan kekuatannya, dan dapat didesain ulang untuk mendapatkan kekuatan yang dibutuhkan.
Terdapat empat langkah utama dalam proses die casting. Pertama- tama cetakan disemprot dengan pelicin dan ditutup. Pelicin tersebut membantu mengontrol temperatur die dan membantu saat pelepasan dari pengecoran. Logam yang telah dicetak kemudian disuntikkan pada die di bawah tekanan tinggi. Takanan tinggi membuat pengecoran setepat dan sehalus adonan. Normalnya sekitar 100 MPa (1000 bar). Setelah rongganya terisi, temperatur dijaga sampai pengecoran menjadi solid (dalam proses ini biasanya waktu diperpendek menggunakan air pendingin pada cetakan). Terakhir die dibuka dan pengecoran mulai dilakukan. Yang tak kalah penting dari injeksi bertekanan tinggi adalah injeksi berkecepatan tinggi, yang diperlukan agar seluruh rongga terisi, sebelum ada bagian dari pengecoran yang mengeras. Dengan begitu diskontinuitas (yang merusak hasil akhir dan bahkan melemahkan kualitas pengecoran) dapat dihindari, meskipun desainnnya sangat sulit untuk mampu mengisi bagian yang sangat tebal.
Sebelum siklusnya dimulai, die harus di-instal pada mesin die pengecoran, dan diatur pada suhu yang tepat. Pengesetan membutuhkan waktu 1-2 jam, dan barulah kemudian siklus dapat berjalan selama sekitar beberapa detik sampai beberapa menit, tergantung ukuran pengecoran. Batas masa maksimal untuk magnesium, seng, dan aluminium adalah sekitar 4,5 kg, 18 kg, dan 45 kg. Sebuah die set dapat bertahan sampai 500.000 shot selama masa pakainya, dipengaruhi oleh suhu pelelehan dari logam yang digunakan. Aluminium biasanya memperpendek usia die karena tingginya temperatur dari logam cair yang mengakibatkan kikisan cetakan baja pada rongga. Cetakan untuk die casting seng bertahan sangat lama karena rendahnya temperatur seng. Sedang untuk tembaga, cetakan memiliki usia paling pendek dibanding yang lainnya. Hal ini terjadi karena tembaga adalah logam terpanas.
Seringkali dilakukan operasi sekunder untuk memisahkan pengecoran dari sisa-sisanya, yang dilakukan dengan menggunakan trim die dengan power press atau hidrolik press. Metode yang lama adalah memisahkan dengan menggunakan tangan atau gergaji. Dalam hal ini dibutuhkan pengikiran untuk menghaluskan bekas gergajian saat logam dimasukkan atau dikeluarkan dari rongga. Pada akhirnya, metode intensif, yang membutuhkan banyak tenaga digunakan untuk menggulingkan shot jika bentuknya tipis dan mudah rusak. Pemisahan juga harus dilakukan dengan hati-hati.
Kebanyakan die caster melakukan proses lain untuk memproduksi bahan yang tidak siap digunakan. Yang biasa dilakukan adalah membuat lubang untuk menempatkan sekrup.
Gambar 2 8. Salah satu produk die casting
10. Kecepatan Pendinginan
Kecepatan di saat pendinginan cor mempengaruhi properti, kualitas dan mikrostrukturnya. Kecepatan pendinginan sangat dikontrol oleh media cetakan. Ketika logam yang dicetak dituangkan ke dalam cetakan, pendinginan dimulai. Hal ini terjadi, karena panas antara logam yang dicetak mengalir menuju bagian pendingin cetakan. Materi-materi cetakan memindahkan panas dari pengecoran menuju cetakan dalam kecepatan yang berbeda. Contohnya, beberapa cetakan yang terbuat dari plaster memungkinkan untuk memidahkan panas dengan lambat sekali sedangkan cetakan yang keseluruhannya terbuat dari besi yang dapat mentranfer panas dengan sangat cepat sekali. Pendinginan ini akan berakhir dengan pengerasan di mana logam cair berubah menjadi logam padat.
Pada tahap dasar ini, pengecoran logam menuangkan logam ke dalam cetakan tanpa mengontrol bagaimana pencetakan mendingin dan logam membeku dalam cetakan. Ketika panas harus dipindahkan dengan cepat, para ahli akan merencanakan cetakan yang digunakan untuk mencakup penyusutan panas pada cetakan, disebut dengan chills. Fins bisa juga didesain pada pengecoran untuk panas inti, yang kemudian dipindahkan pada proses cleaning (juga disebut fetting). Kedua metode bisa digunakan pada titik-titik lokal pada cetakan dimana panas akan disarikan secara cepat.
Ketika panas harus dipindahkan secara pelan, pemicu atau beberapa alas bisa ditambahkan pada pengecoran. Pemicu adalah sebuah cetakan tambahan yang lebih luas yang akan mendingin lebih lamban dibanding tempat dimana pemicu ditempelkan pada pengecoran. Akhirnya, area pengecoran yang didinginkan secara cepat akan memiliki struktur serat yang bagur dan area yang mendingin dengan lamban akan memilki struktur serat yang kasar.
PROSES PENGOLAHAN LOGAM
A. Mengenal Material dan Mineral
Material dapat berupa bahan logam dan non logam. Bahan logam ini terdiri dari logam ferro dan nonferro. Bahan logam ferro diantaranya besi, baja, dan besi cor, sedangkan logam nonferro (bukan besi) antara lain emas, perak, aluminium, tembaga, kuningan, dan timah putih . Bahan non logam dapat dibagi menjadi bahan organik (bahan yang berasal dari alam) dan bahan anorganik. Selain pengelompokan diatas, material juga dapat dikelompokkan berdasarkan unsur-unsur kimia, yaitu unsur logam, nonlogam dan metalloid. Dengan mengetahui unsur–unsur kimia ini, kita dapat menghasilkan logam yang kuat dan keras sesuai kebutuhan.
1. Berbagai Macam Sifat Logam
Logam mempunyai beberapa sifat antara lain: sifat mekanis, sifat fisika, sifat kimia dan sifat pengerjaan. Sifat mekanis adalah kemampuan suatu logam untuk menahan beban yang diberikan pada logam tersebut. Pembebanan yang diberikan dapat berupa pembebanan statis (besar dan arahnya tetap), ataupun pembebanan dinamis (besar dan arahnya berubah). Yang termasuk sifat mekanis pada logam, antara lain: kekuatan bahan (strength), kekerasan elastisitas, kekakuan, plastisitas, kelelahan bahan, sifat fisika, sifat kimia, dan sifat pengerjaan.
a. Kekuatan (strength) adalah kemampuan material untuk menahan tegangan tanpa kerusakan. Beberapa material seperti baja struktur, besi tempa, alumunium, dan tembaga mempunyai kekuatan tarik dan tekan yang hampir sama. Sementara itu, kekuatan gesermya kira-kira dua pertiga kekuatan tariknya. Ukuran kekuatan bahan adalah tegangan maksimumnya, atau gaya terbesar persatuan luas yang dapat ditahan bahan tanpa patah. Untuk mengetahui kekuatan suatu material dapat dilakukan dengan pengujian tarik, tekan, atau geser.
b. Kekerasan (hardness) adalah ketahanan suatu bahan untuk menahan pembebanan yang dapat berupa goresan atau penekanan. Kekerasan merupakan kemampuan suatu material untuk menahan takik atau kikisan. Untuk mengetahui kekerasan suatu material digunakan uji Brinell.
c. Kekakuan adalah ukuran kemampuan suatu bahan untuk menahan perubahan bentuk atau deformasi setelah diberi beban.
d. Kelelahan bahan adalah kemampuan suatu bahan untuk menerima beban yang berganti-ganti dengan tegangan maksimum diberikan pada setiap pembebanan.
e. Elastisitas adalah kemampuan suatu bahan untuk kembali ke bentuk semula setelah menerima beban yang mengakibatkan perubahan bentuk. Elastisitas merupakan kemampuan suatu material untuk kembali ke ukuran semula setelah gaya dari luar dilepas. Elastisitas ini penting pada semua struktur yang mengalami beban yang berubah-ubah terlebih pada alat-alat dan mesin-mesin presisi.
f. Plastisitas adalah kemampuan suatu bahan padat untuk mengalami perubahan bentuk tetap tanpa ada kerusakan.
g. Sifat fisika adalah karakteristik suatu bahan ketika mengalami peristiwa fisika seperti adanya pengaruh panas atau listrik. Yang termasuk sifat-sifat adalah sebagai berikut: Titik lebur, Kepadatan, Daya hantar panas, dan daya hantar listrik, kemampuan suatu logam dalam mengalami peristiwa korosi. Korosi adalah terjadinya reaksi kimia antara suatu bahan dengan lingkungannya. Secara garis besar ada dua macam korosi, yaitu korosi karena efek galvanis dan reaksi kimia langsung.
h. Sifat pengerjaan adalah suatu sifat yang timbul setelah diadakannya proses pengolahan tertentu. Sifat pengerjaan ini harus diketahui terlebih dahulu sebelum pengolahan logam dilakukan.
2. Mineral
Mineral merupakan suatu bahan yang banyak terdapat di dalam bumi, mempunyai bentuk dan ciri-ciri khusus serta mempunyai susunan kimia yang tetap. Mineral memiliki ciri-ciri khas antara lain:
a. Warna, mineral mempunyai warna tertentu, misalnya malagit berwarna hijau, lazurit berwarna biru, dan ada pula mineral yang memiliki bermacam-macam warna misalnya kuarsa.
b. Cerat, merupakan warna yang timbul bila mineral tersebut digoreskan pada porselen yang tidak dilicinkan.
c. Kilatan merupakan sinar suatu mineral apabila memantulkan cahaya yang dikenakan kepadanya. Misalnya emas, timah, dan tembaga yang mempunyai kilat logam.
d. Kristal atau belahan merupakan mineral yang mempunyai bidang datar halus. Misalnya, seng, bentuk kristalnya dapat dipecah-pecah menjadi beberapa kubus dan patahannya akan terlihat dengan jelas. Setiap mineral memiliki bentuk kristal yang berbeda-beda. Contohnya bentuk kubus pada galmer (bilih seng), bentuk heksagonal (enam bidang) pada kuarsa dan lain-lain.
d. Berat jenis, mineral mempunyai berat jenis antara 2 – 4 ton/m2. Berat jenis ini akan berubah setelah diolah menjadi bahan.
3. Berbagai Jenis Sumber Daya Mineral
a. Unsur-unsur Logam
Unsur-unsur logam dibagi lagi dalam dua kelompok menurut banyaknya, yaitu yang berlimpah di kerak bumi seperti besi, alumunium, mangan, dan titanium, dan yang sedikit terdapat di alam seperti tenbaga, timah hitam.
b. Unsur-unsur Nonlogam
Unsur-unsur nonlogam (nonmetallic) dapat dibagi menjadi empat kelompok berdasarkan kegunaannya, antara lain :
c. Natrium klorida, kalsium fosfat, dan belerang merupakan bahan- bahan utama industri-industri kimia dan pupuk buatan.
Pasir,.d batu kerikil, batu hancur, gips, dan semen terutama dipakai sebagai bahan-bahan bangunan dan konstruksi lainnya.
e. Bahan bakar fosil, yaitu yang berasal dari sisa-sisa tanaman dan binatang seperti batubara, minyak bumi, dan gas alam. Persediaan
energi kita sekarang sangat bergantung pada bahan-bahan ini.
f. Air merupakan sumber mineral terpenting dari semuanya yang terdapat melimpah di permukaan bumi. Tanpa air tidak mungkin kita dapat menanam dan menghasilkan bahan makanan.
1) Pemurnian Mineral
Mineral pada awalnya ditemukan di alam masih bercampur dengan mineral lain sehingga perlu dilakukan proses pemurnian untuk mendapatkan satu bentuk mineral. Pemurnian mineral adalah proses memisahkan satu bentuk mineral dari mineral-mineral lainnya melalui satu proses dan cara tertentu.
a. Proses pemurnian bijih besi
Melebur dan mengoksidasi besi adalah proses kimia yang sederhana. Selama proses itu, karbon dalam bentuk kokas dan oksida besi bereaksi pada suhu tinggi, membentuk metalik iron (besi yang bersifat logam) dan gas karbon dioksida. Karena bijih besi jarang ada yang murni, batu kapur (CaCO3) harus juga ditambahkan sebagai imbuh (flux) agar bercampur dengan kotoran-kotoran dan mengeluarkannya sebagai slag (terak).
Gambar 1 : Dapur pengolahan biji besi menjadi besi
Sejak abad ke-14 besi mulai diproduksi dalam jumlah besar dan dasar-dasar eksploitasi industri besi secara modern sudah dimulai. Setelah itu diperoleh berbagai penemuan dalam produksi besi, antara lain: (a) metode untuk memproduksi baja yang berkualitas tinggi dari besi kasar, (b) prosedur-prosedur tanur yang lebih efisien, termasuk juga pemakaian kokas yang dibuat dari batu bara sebagai pengganti arang kayu, akibat semakin berkurangnya persediaan kayu. (c) metode-metode untuk mereduksi bijih besi. (d) metode-metode untuk memamfaatkan bijih-bijih besi yang mengandung kotoran-kotoran perusak seperti fosfor dan belerang.dan (d) metode-metode untuk memproses bijih besi berkadar rendah.
b. Proses pemurnian Alumunium
Proses pemurnian alumunium dengan cara memanaskan alumunium hidroksida sampai lebih kurang 1300°C (diendapkan), akan didapatkan alumina. Karena titik lelehnya tinggi, alumina dilarutkan ke dalam cairan klorit (garam Na3AlF6) yang berfungsi sebagai elektrolit sehingga titik lelehnya menjadi rendah (1000°C). Lima belas persen alumina (Al2O3) dapat diuraikan ke dalam kriolit, sedang proses elektrolisis di sini sebagai reduksi Al2O3.
Bijih bauksit mula-mula dimurnikan terlebih dahulu dengan proses kimia dan alumunium oksida murni diuraikan dengan elektrolisis. Bauksit dimasukkan ke dalam kauksit soda, alumina di dalamnya membentuk natrium aluminat, bagian lain tidak bereaksi dan dapat dipisahkan
c. Proses pemurnian Tembaga
Proses pemurnian tembaga diawali dengan penggilingan bijih tembaga kemudian dicampur dengan batu kapur dan bahan fluks silika. Tepung bijih dipekatkan terlebih dahulu, sesudah itu dipanggang sehingga terbentuk campuran FeS, FeO, SiO2, dan CuS. Campuran ini disebut kalsin dan dilebur dengan batu kapur sebagi fluks dalam dapur reverberatory. Besi yang ada larut dalam terak dan tembaga, besi yang tersisa ditaungkan ke dalam konventor. Udara dihembuskan ke dalam konventor selama 4 – 5 jam, kotoran-kotoran teroksidasi, dan besi membentuk terak yang dibuang pada selang waktu tertentu. Panas oksidasi yang dihasilkan cukup tinggi sehingga muatan tetap cair dan sulfida tembaga akhirnya berubah menjadi oksida tembaga dan sulfat. Bila aliran udara dihentikan, oksida bereaksi dengan sulfida membentuk tembaga blister dan dioksida belerang. Setelah itu, tembaga ini dilebur dan dicor menjadi slab, kemudian diolah lebih lanjut secara elektronik menjadi tembaga murni.
d. Proses pemurnian Timah Putih (Sn)
Proses pemurnian timah putih diawali dengan memisahkan Bijih timah dan pasir dengan mencuci lalu dikeringkan. Setelah itu, bijih itu dilebur di dalam dapur corong atau dapur nyala api dengan kokas dan dituang menjadi balok-balok kecil.
e. Proses pemurnian Timbal/timah hitam (Pb)
Bijih-bijih timbal harus dipanggang terlebih dahulu untuk menghilangkan sulfida-sulfida, sedang timbal dengan campurannya yang lain berubah menjadi oksida timah hitam (PbO) dan sebagian lagi menjadi timbal sulfat (PbSO4). Dengan menambah kwarsa (SiO2) pada sulfat di atas suhu yang tinggi akan mengubah timbal sulfat menjadi silikat. Campuran silikat timbal dengan oksida timbal yang dipijarkan pakai kokas kemudian dicampur dengan batu kapur, akan menghasilkan timbal.
f. Proses pemurnian Seng (Zn)
Proses pemurnian seng diawali dengan memisahkan bijih seng kemudian dipanggang dalam dapur untuk mengeluarkan belerang dan asam arang. Setelah itu terjadilah oksida seng, karbonatnya terurai dan sulfidanya dioksidasi. Bijih seng didapat dari senyawa belerang diantaranya karbonat seng (ZnCO3), silikat seng (ZnSiO4H2O), dan sulfida seng (ZnS).
g. Proses pemurnian Magnesium
Untuk memperoleh magnesium dilakukan dengan jalan elektrolisis, yaitu dengan cara memijarkan oksida magnesium bersama-sama dengan zat arang (karbon) atau silisium ferro sebagai bahan reduksi. Setelah itu magnesium dapat terpisahkan.
h. Proses pemurnian Perak
Proses pemurnian perak dilakukan dengan jalan elektrolisis bijih-bijih perak. Bijih perak yang mengandung belerang dipanggang dahulu kemudian dicairkan. Bijih yang mengandung timbal dihaluskan kemudian dicairkan dengan memasukkan zat asam yang banyak sampai timbal terbakar menjadi glit-timbel dan dikeluarkan sebagai terak. Setelah itu, hanya tertinggal peraknya saja.
i. Proses pemurnian Platina
Proses pemurnian platina tergantung pada zat-zat yang terkandung dalam bijih-bijih logam. Bijih-bijih yang mengandung emas dikerjakan dalam air raksa, sedangkan platina tidak dapat melarut dalam air raksa. Berikutnya adalah dengan proses kimiawi (proses elektrolisis). Platina itu dapat dibersihkan sampai tercapai keadaan yang murni.
j. Proses pemurnian Nikel (Ni)
Proses pemurnian nikel diawali dengan pembakaran bijih nikel, kemudian dicairkan untuk proses reduksi dengan menggunakan arang dan bahan tambahan lain dalam sebuah dapur tinggi. Dari proses tersebut nikel yang didapat kurang lebih 99%. Jika hasil yang diinginkan lebih baik (tidak berlubang), proses pemurniannya dikerjakan dengan jalan elektrolisis di atas sebuah cawan tertutup dalam dapur nyala api. Reduktor yang digunakan biasanya mangan dan fosfor.
B. Mengenal Proses Pengecoran Logam
1. Pengertian
Pengecoran (casting) adalah suatu proses penuangan materi cair seperti logam atau plastik yang dimasukkan ke dalam cetakan, kemudian dibiarkan membeku di dalam cetakan tersebut, dan kemudian dikeluarkan atau dipecah-pecah untuk dijadikan komponen mesin. Pengecoran digunakan untuk membuat bagian mesin dengan bentuk yang kompleks.
Gambar 2 : Proses pengecoran logam
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 (termoplastik), juga material yang terlarut air misalnya beton atau gips, dan materi lain yang dapat menjadi cair atau pasta 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. Proses pengecoran dibagi menjadi dua, yaitu : expandable (dapat diperluas) dan non expandable (tidak dapat diperluas).
Gambar 3 : Logamcair sedang dituangkan ke dalamcetakan
Pengecoran biasanya diawali dengan pembuatan cetakan dengan bahan pasir. Cetakan pasir bisa dibuat secara manual maupun dengan mesin. Pembuatan cetakan secara manual dilakukan bila jumlah komponen yang akan dibuat jumlahnya terbatas, dan banyak variasinya. Pembuatan cetakan tangan dengan dimensi yang besar dapat menggunakan campuran tanah liat sebagai pengikat. Dewasa ini cetakan banyak dibuat secara mekanik dengan mesin agar lebih presisi serta dapat diproduk dalam jumlah banyak dengan kualitas yang sama baiknya.
2. Pembuatan Cetakan Manual
Pembuatan cetakan tangan meliputi pembuatan cetakan dengan kup dan drag, seperti pada gambar di bawah ini:
Gambar 2 3. Dimensi benda kerja yang akan dibuat (a), menutupi permukaan pola dalam rangka cetak dengan pasir, (b) cetakan siap (c), proses penuangan (d), dan produk pengecoran (e).
Selain pembuatan cetakan secara manual, juga dikenal pembuatan cetakan dengan mesin guncang, pembuatan cetakan dengan mesin pendesak, pembuatan cetakan dengan mesin guncang desak, prembuatan cetakan dengan mesin tekanan tinggi, dan pembuatan cetakan dengan pelempar pasir.
3. Pengolahan Pasir Cetak
Pasir cetak yang sudah digunakan untuk membuat cetakan, dapat dipakai kembali dengan mencampur pasir baru dan pengikat baru setelah kotoran-kotoran dalam pasir tersebut dibuang. Pasir cetak dapat digunakan berulang-ulang. Setelah digunakan dalam proses pembuatan suatu cetakan, pasir cetak tersebut dapat diolah kembali tidak bergantung pada bahan logam cair. Prosesnya dengan cara pembuangan debu halus dan kotoran, pencampuran, serta pendinginan pasir cetak. Adapun mesin-mesin yang dipakai dalam pengolahan pasir, antara lain:
a. Penggiling pasir
Penggiling pasir digunakan apabila pasir tersebut menggunakan lempung sebagai pengikat, sedangkan untuk pengaduk pasir digunakan
jika pasir menggunakan bahan pengikat seperti minyak pengering atau natrium silikat.
b. Pencampur pasir
Pencampur pasir digunakan untuk memecah bungkah-bungkah pasir setelah pencampuran. Jadi, pasir dari penggiling pasir kadang-kadang diisikan ke pencampur pasir atau biasanya pasir bekas diisikan langsung
ke dalamnya.
c. Pengayakan
Untuk mendapatkan pasir cetak, ayakan dipakai untuk menyisihkan kotoran dan butir-butir pasir yang sangat kasar. Jenis ayakan ada dua macam, yaitu ayakan berputar dan ayakan bergetar.
d. Pemisahan magnetis
Pemisahan magnetis digunakan untuk menyisihkan potongan- potongan besi yang berada dalam pasir cetak tersebut.
e. Pendingin pasir
Dalam mendinginkan pasir, udara pendingin perlu bersentuhan dengan butir-butir pasir sebanyak mungkin. Pada pendingin pasir pengagitasi, udara lewat melalui pasir yang diagitasi. Adapun pada pendingin pasir tegak, pasir dijatuhkan ke dalam tangki dan disebar oleh sebuah sudu selama jatuh, yang kemudian didinginkan oleh udara dari bawah. Pendingin pasir bergetar menunjukkan alat di mana pasir diletakkan pada pelat dan pengembangan pasir efektif.
4. Pengecoran Cetakan Ekspandable (Expandable Mold Casting)
Expandable mold casting adalah sebuah klasifikasi generik yang melibatkan pasir, plastiK, tempurung, gips, dan investment molding (teknik lost-wax). Metode ini melibatkan penggunaan cetakan sementara dan cetakan sekali pakai.
5. Pengecoran dengan Pasir (Sand Casting)
Pengecoran dengan pasir membutuhkan waktu selama beberapa hari dalam proses produksinya dengan hasil rata-rata (1-20 unit/jam proses pencetakan) dan proses pengecoran dengan bahan pasir ini akan membutuhkan waktu yang lebih lama terutama untuk produksi dalam skala yang besar. Pasir hijau/green sand (basah) hampir tidak memiliki batas ukuran beratnya, akan tetapi pasir kering memiliki batas ukuran berat tertentu, yaitu antara 2.300-2.700 kg. Batas minimumnya adalah antara 0,05-1 kg. Pasir ini disatukan dengan menggunakan tanah liat (sama dengan proses pada pasir hijau) atau dengan menggunakan bahan perekat kimia/minyak polimer. Pasir hampir pada setiap prosesnya dapat diulang beberapa kali dan membutuhkan bahan input tambahan yang sangat sedikit.
Pada dasarnya, pengecoran dengan pasir ini digunakan untuk mengolah logam bertemperatur rendah, seperti besi, tembaga, aluminium, magnesium, dan nikel. Pengecoran dengan pasir ini juga dapat digunakan pada logam bertemperatur tinggi, namun untuk bahan logam selain itu tidak akan bisa diproses. Pengecoran ini adalah teknik tertua dan paling dipahami hingga sekarang. Bentuk-bentuk ini harus mampu memuaskan standar tertentu sebab bentuk-bentuk tersebut merupakan inti dari proses pergecoran dengan pasir .
Gambar 2 4. Pengecoran logam pada cetakan pasir
6. Pengecoran dengan Gips (Plaster Casting)
Gips yang tahan lama lebih sering digunakan sebagai bahan dasar dalam produksi pahatan perunggu atau sebagai pisau pahat pada proses pemahatan batu. Dengan pencetakan gips, hasilnya akan lebih tahan lama (jika disimpan di tempat tertutup) dibanding dengan tanah liat asli yang harus disimpan di tempat yang basah agar tidak pecah. Dalam proses pengecoran ini, gips yang sederhana dan tebal dicetak, diperkuat dengan menggunakan serat, kain goni, semua itu dibalut dengan tanah liat asli. Pada proses pembuatannya, gips ini dipindah dari tanah liat yang lembab, proses ini akan secara tidak sengaja merusak keutuhan tanah liat tersebut. Akan tetapi ini bukanlah masalah yang serius karena tanah liat tersebut telah berada di dalam cetakan. Cetakan kemudian dapat digunakan lagi di lain waktu untuk melapisi gips aslinya sehingga tampak benar-benar seperti tanah liat asli. Permukaan gips ini selanjutnya dapat
diperbarui, dilukis, dan dihaluskan agar menyerupai pencetak dari perunggu.
Pengecoran dengan gips hampir sama dengan pengecoran dengan pasir kecuali pada bagian gips diubah dengan pasir. Campuran gips pada dasarnya terdiri dari 70-80 % gipsum dan 20-30 % penguat gipsum dan air. Pada umumnya, pembentukan pengecoran gips ini membutuhkan waktu persiapan kurang dari 1 minggu, setelah itu akan menghasilkan produksi rata-rata sebanyak 1-10 unit/jam pengecorannya dengan berat untuk hasil produksinya maksimal mencapai 45 kg dan minimal 30 kg, dan permukaan hasilnyapun memiliki resolusi yang tinggi dan halus.
Jika gips digunakan dan pecah, maka gips tersebut tidak dapat diperbaiki dengan mudah. Pengecoran dengan gips ini normalnya digunakan untuk logam non belerang seperti aluminium, seng, tembaga. Gips ini tidak dapat digunakan untuk melapisi bahan-bahan dari belerang karena sulfur dalam gipsum secara perlahan bereaksi dengan besi. Persiapan utama dalam pencetakan adalah pola yang ada disemprot dengan film yang tebal untuk membuat gips campuran. Hal ini dimaksudkan untuk mencegah cetakan merusak pola. Unit cetakan tersebut dikocok sehingga gips dapt mengisi lubang-lubang kecil di sekitar pola. Pembentuk pola dipindahkan setelah gips diatur.
Pengecoran gips ini menunjukkan kemajuan, karena penggunaan peralatan otomatis dapat segera digunakan dengan mudah ke sistem robot, karena ketepatan desain permintaan semakin meningkat yang bahkan lebih besar dari kemampuan manusia.
7. Pengecoran Gips, Beton, atau Plastik Resin.
Gips sendiri dapat dilapisi, demikian pula dengan bahan-bahan kimia lainnya seperti beton atau plastik resin. Bahan-bahan ini juga mengunakan percetakan yang sama seperti penjelasan di atas (waste mold) atau multiple use piece mold, atau percetakan yang terbuat dari bahan-bahan yang sangat kecil atau bahan yang elastis seperti karet latex (yang cenderung disertai dengan cetakan yang ekstrim). Jika pengecoran dengan gips atau beton maka produk yang dihasilkan akan seperti kelereng, tidak begitu menarik, kurang transparan dan biasanya dilukis. Tak jarang hal ini akan memberikan penampilan asli dari logam/batu. Alternatif untuk mengatasi hal ini adalah lapisan utama akan dibiarkan mengandung warna pasir sehingga memberikan nuansa bebatuan. Dengan menggunakan pengecoran beton, bukan pengecoran gips, memungkinkan kita untuk membuat ukiran, pancuran air, atau tempat duduk luar ruangan. Selanjutnya adalah membuat meja cuci (washstands) yang menarik, washstands dan shower stalls dengan perpaduan beraneka ragam warna akan menghasilkan pola yang menarik seperti yang tampak pada kelereng/ravertine.
Gambar 2 5. Turbin air produk hasil pengecoran logam
Proses pengecoran seperti die casting dan sand casting menjadi suatu proses yang mahal, bagaimanapun juga komponen-komponen yang dapat diproduksi menggunakan pengecoran investment dapat menciptakan garis-garis yang tak beraturan dan sebagian komponen ada yang dicetak near net shape sehingga membutuhkan sedikit atau bahkan tanpa pengecoran ulang.
8. Pengecoran Sentrifugal (Centrifugal Casting)
Pengecoran sentrifugal berbeda dengan penuangan gravitasi-bebas dan tekanan-bebas karena pengecoran sentrifugal membentuk dayanya sendiri menggunakan cetakan pasir yang diputar dengan kecepatan
konstan. Pengecoran sentrifugal roda kereta api merupakan aplikasi awal
dari metode yang dikembangkan oleh perusahaan industri Jerman Krupp dan kemampuan ini menjadikan perkembangan perusahaan menjadi sangat cepat.
Gambar 2 6. Turbin air produk hasil pengecoran logam
9. Die Casting
Die casting adalah proses pencetakan logam dengan menggunakan penekanan yang sangat tinggi pada suhu rendah. Cetakan tersebut
disebut die. Rentang kompleksitas die untuk memproduksi bagian-bagian logam non belerang (yang tidak perlu sekuat, sekeras, atau setahan panas seperti baja) dari keran cucian sampai cetakan mesin (termasuk hardware, bagian-bagian komponen mesin, mobil mainan, dsb).
Gambar 2 7. Die casting
Logam biasa seperti seng dan alumunium digunakan dalam proses die casting. Logam tersebut biasanya tidak murni melainkan logam logam yang memiliki karakter fisik yang lebih baik. Akhir-akhir ini suku cadang yang terbuat dari plastik mulai menggantikan produk die casting banyak dipilih karena harganya lebih murah (dan bobotnya lebih ringan yang sangat penting khususnya untuk suku cadang otomotif berkaitan dengan standar penghematan bahan bakar). Suku cadang dari plastik lebih praktis (terutama sekarang penggunan pemotongan dengan bahan plastik semakin memungkinkan) jika mengesampingkan kekuatannya, dan dapat didesain ulang untuk mendapatkan kekuatan yang dibutuhkan.
Terdapat empat langkah utama dalam proses die casting. Pertama- tama cetakan disemprot dengan pelicin dan ditutup. Pelicin tersebut membantu mengontrol temperatur die dan membantu saat pelepasan dari pengecoran. Logam yang telah dicetak kemudian disuntikkan pada die di bawah tekanan tinggi. Takanan tinggi membuat pengecoran setepat dan sehalus adonan. Normalnya sekitar 100 MPa (1000 bar). Setelah rongganya terisi, temperatur dijaga sampai pengecoran menjadi solid (dalam proses ini biasanya waktu diperpendek menggunakan air pendingin pada cetakan). Terakhir die dibuka dan pengecoran mulai dilakukan. Yang tak kalah penting dari injeksi bertekanan tinggi adalah injeksi berkecepatan tinggi, yang diperlukan agar seluruh rongga terisi, sebelum ada bagian dari pengecoran yang mengeras. Dengan begitu diskontinuitas (yang merusak hasil akhir dan bahkan melemahkan kualitas pengecoran) dapat dihindari, meskipun desainnnya sangat sulit untuk mampu mengisi bagian yang sangat tebal.
Sebelum siklusnya dimulai, die harus di-instal pada mesin die pengecoran, dan diatur pada suhu yang tepat. Pengesetan membutuhkan waktu 1-2 jam, dan barulah kemudian siklus dapat berjalan selama sekitar beberapa detik sampai beberapa menit, tergantung ukuran pengecoran. Batas masa maksimal untuk magnesium, seng, dan aluminium adalah sekitar 4,5 kg, 18 kg, dan 45 kg. Sebuah die set dapat bertahan sampai 500.000 shot selama masa pakainya, dipengaruhi oleh suhu pelelehan dari logam yang digunakan. Aluminium biasanya memperpendek usia die karena tingginya temperatur dari logam cair yang mengakibatkan kikisan cetakan baja pada rongga. Cetakan untuk die casting seng bertahan sangat lama karena rendahnya temperatur seng. Sedang untuk tembaga, cetakan memiliki usia paling pendek dibanding yang lainnya. Hal ini terjadi karena tembaga adalah logam terpanas.
Seringkali dilakukan operasi sekunder untuk memisahkan pengecoran dari sisa-sisanya, yang dilakukan dengan menggunakan trim die dengan power press atau hidrolik press. Metode yang lama adalah memisahkan dengan menggunakan tangan atau gergaji. Dalam hal ini dibutuhkan pengikiran untuk menghaluskan bekas gergajian saat logam dimasukkan atau dikeluarkan dari rongga. Pada akhirnya, metode intensif, yang membutuhkan banyak tenaga digunakan untuk menggulingkan shot jika bentuknya tipis dan mudah rusak. Pemisahan juga harus dilakukan dengan hati-hati.
Kebanyakan die caster melakukan proses lain untuk memproduksi bahan yang tidak siap digunakan. Yang biasa dilakukan adalah membuat lubang untuk menempatkan sekrup.
Gambar 2 8. Salah satu produk die casting
10. Kecepatan Pendinginan
Kecepatan di saat pendinginan cor mempengaruhi properti, kualitas dan mikrostrukturnya. Kecepatan pendinginan sangat dikontrol oleh media cetakan. Ketika logam yang dicetak dituangkan ke dalam cetakan, pendinginan dimulai. Hal ini terjadi, karena panas antara logam yang dicetak mengalir menuju bagian pendingin cetakan. Materi-materi cetakan memindahkan panas dari pengecoran menuju cetakan dalam kecepatan yang berbeda. Contohnya, beberapa cetakan yang terbuat dari plaster memungkinkan untuk memidahkan panas dengan lambat sekali sedangkan cetakan yang keseluruhannya terbuat dari besi yang dapat mentranfer panas dengan sangat cepat sekali. Pendinginan ini akan berakhir dengan pengerasan di mana logam cair berubah menjadi logam padat.
Pada tahap dasar ini, pengecoran logam menuangkan logam ke dalam cetakan tanpa mengontrol bagaimana pencetakan mendingin dan logam membeku dalam cetakan. Ketika panas harus dipindahkan dengan cepat, para ahli akan merencanakan cetakan yang digunakan untuk mencakup penyusutan panas pada cetakan, disebut dengan chills. Fins bisa juga didesain pada pengecoran untuk panas inti, yang kemudian dipindahkan pada proses cleaning (juga disebut fetting). Kedua metode bisa digunakan pada titik-titik lokal pada cetakan dimana panas akan disarikan secara cepat.
Ketika panas harus dipindahkan secara pelan, pemicu atau beberapa alas bisa ditambahkan pada pengecoran. Pemicu adalah sebuah cetakan tambahan yang lebih luas yang akan mendingin lebih lamban dibanding tempat dimana pemicu ditempelkan pada pengecoran. Akhirnya, area pengecoran yang didinginkan secara cepat akan memiliki struktur serat yang bagur dan area yang mendingin dengan lamban akan memilki struktur serat yang kasar.
proses
pembuatan logam
Daftar
Isi
Kata
Pengantar..........................................................................................................
1
Daftar
isi....................................................................................................................
2
Bab
I PENDAHULUAN
1.
Latar
Belakang......................................................................................
3
2.
Rumusan
Masalah................................................................................
4
Bab
II PEMBAHASAN
A.
Proses Pengolahan
Logam.............................................................................
5
B.
Proses Pembentukan
logam..........................................................................
6
Bab
III PENUTUP
A.
Kesimpulan.....................................................................................................
9
Daftar
Pustaka...........................................................................................................
10
Bab
I
PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Besi dan baja merupakan logam yang banyak digunakan dalam
teknik; dan meliputi 95% dari seluruh produksi logam dunia. untuk penggunaan
tertentu, besi dan baja merupakan satu-satunya logam yang memenuhi persyaratan
teknis maupun ekonomis, namun di beberapa bidang lainnya logam ini mulai
mendapat persaingan dari logam bukan besi dan bahan bukan logam. diperkirakan bahwa
besi telah dikenal manusia disekitar tahun 1200
SM.
Bahan
utama besi dan paduannya adalah besi kasar, yang dihasilkan dalam tanur tinggi.
Bijih besi yang dicampur dengan kokas dan batu gamping (batu kapur) dilebur
dalam tanur ini. Komposisi kimia besi yang dihasilkan bergantung pada jenis
bijih yang digunakan. Jenis bijih besi yang lazim digunakan adalah hematit,
magnetit, siderit dan himosit.
Hematit
(Fe2O3) adalah bijih besi yang paling banyak dimanfaatkan karena kadar besinya
tinggi, sedangkan kadar kotorannya relatif rendah. Meskipun pirit (FeS2) banyak
ditemukan, jenis bijih ini tidak digunakan karena kadar sulfur yang tinggi
sehingga diperlukan tahap pemurnian tambahan.
Karena
di alam ini besi berbentuk oksida dan karbonat, atau sulfida sehingga hampir
semua proses produksinya diawali dengan reduksi dengan gas reduktor H2 atau CO.
Logam
berat adalah unsur-unsur kimia dengan bobot jenis lebih besar dari 5 gr/cm3,
terletak di sudut kanan bawah sistem periodik, mempunyai afinitas yang tinggi terhadap
unsur S dan biasanya bernomor atom 22 sampai 92 dari perioda 4 sampai 7
(Miettinen, 1977). Sebagian logam berat seperti timbal (Pb), kadmium (Cd), dan
merkuri (Hg) merupakan zat pencemar yang berbahaya. Afinitas yang tinggi
terhadap unsur S menyebabkan logam ini menyerang ikatan belerang dalam enzim,
sehingga enzim bersangkutan menjadi tak aktif. Gugus karboksilat (-COOH) dan
amina (-NH2) juga bereaksi dengan logam berat. Kadmium, timbal, dan tembaga
terikat pada sel-sel membran yang menghambat proses transpormasi melalui
dinding sel. Logam berat juga mengendapkan senyawa fosfat biologis atau
mengkatalis penguraiannya (Manahan, 1977).
Berdasarkan sifat kimia dan fisikanya, maka tingkat atau
daya racun logam berat terhadap hewan air dapat diurutkan (dari tinggi ke
rendah) sebagai berikut merkuri (Hg), kadmium (Cd), seng (Zn), timah hitam
(Pb), krom (Cr), nikel (Ni), dan kobalt (Co) (Sutamihardja dkk, 1982). Menurut
Darmono (1995) daftar urutan toksisitas logam paling tinggi ke paling rendah
terhadap manusia yang mengkomsumsi ikan adalah sebagai berikut Hg2+ > Cd2+
>Ag2+ > Ni2+ > Pb2+ > As2+ > Cr2+ Sn2+ > Zn2+. Sedangkan
menurut Kementrian Negara Kependudukan dan Lingkungan Hidup (1990) sifat
toksisitas logam berat dapat dikelompokan ke dalam 3 kelompok, yaitu :
a.
Bersifat toksik tinggi yang terdiri
dari atas unsur-unsur Hg, Cd, Pb, Cu, dan Zn.
b.
Bersifat toksik sedang terdiri dari
unsur-unsur Cr, Ni, dan Co.
c.
Bersifat tosik rendah terdiri atas
unsur Mn dan Fe.
Logam berat masih termasuk golongan logam-logam dengan
kriteria-kriteria yang sama dengan logam-logam yang lain. Perbedaannya terletak
dari pengaruh yang dihasilkan bila logam berat ini berikatan dan atau masuk
kedalam tubuh organisme hidup. Sebagai contoh, bila unsur logam besi (Fe) masuk
dalam tubuh, meski dalam jumlah agak berlebihan biasanya tidaklah menimbulkan
pengaruh yang buruk terhadap tubuh karena unsur besi (Fe) dibutuhkan dalam
darah untuk mengikat oksigen. Sedangkan unsur logam berat baik itu logam berat
beracun yang dipentingkan seperti tembaga (Cu), bila masuk ke dalam tubuh dalam
jumlah berlebihan akan menimbulkan pengaruh-pengaruh buruk terhadap fungsi
fisiologis tubuh.
2.
Rumusan Masalah
1. Apa saja teknik pengolahan logam?
2. Bagaimanakah proses terjadinya
pembentukan logam?
3. Apakah cara pembentukan logam?
Bab II
PEMBAHASAN
A. PROSES PENGOLAHAN LOGAM
1. Proses
Reduksi Tidak Langsung (Indirect Reduction)
Pada
proses ini menggunakan tungku tanur tinggi (blast furnace) dengan porsi 80%
diproduksi dunia.
Besi
kasar dihasilkan dalam tanur tinggi. Diameter tanur tinggi sekitar 8m dan
tingginya mencapai 60 m. Kapasitas perhari dari tanur tinggi berkisar antara
700 – 1600 Megagram besi kasar. Bahan baku yang terdiri dari campuran bijih,
kokas, dan batu kapur, dinaikkan ke puncak tanur dengan pemuat otomatis,
kemudian dimasukkan ke dalam hopper. Untuk menghasilkan 100 Megagram
besi kasar diperlukan sekitar 2000 Megagram bijih besi, 800 Megagram kokas, 500
Megagram batu kapur dan 4000 Megagram udara panas. Bahan baku tersebut disusun
secara berlapis-lapis.
Udara
panas dihembuskan melalui tuyer sehingga memungkinkan kokas terbakar
secara efektif dan untuk mendorong terbentuknya karbon monoksida (CO) yang
bereaksi dengan bijih besi dan kemudian menghasilkan besi dan gas karbon
dioksida (CO2). Dengan digunakannya udara panas, dapat dihemat penggunaan kokas
sebesar 30% lebih. Udara dipanaskan dalam pemanas mula yang berbentuk menara
silindris, sampai sekitar 500*C. Kalor yang diperlukan berasal dari reaksi
pembakaran gas karbon monoksida yang keluar dari tanur. Udara panas tersebut
memasuki tanur melalui tuyer yang terletak tepat di atas pusat
pengumpulan besi cair.
Batu
kapur digunakan sebagai fluks yang mengikat kotoran-kotoran yang terdapat dalam
bijih-bijih, dan membentuk terak cair. Terak cair ini lebih ringan dari besi
cair dna terapung diatasnya dan secara berkala disadap. Besi cair yang telah
bebas dari kotoran-kotoran dialirkan kedalam cetakan setiap 5 – 6 jam.
Disamping
setiap Megagram besi dihasilkan pula 0,5 Megagram terak dan 6 Megagram gas
panas. Terak dapat dimanfaatkan sebagai bahan bangunan (campuran beton) atau
sebagai bahan isolasi panas. Gas panas dibersihkan dan digunakan untuk pemanas
mula udara, untuk membangkitkan energi atau sebagai media pembakar dapur-dapur
lainnya.
2. Proses
Reduksi Langsung (Direct Reduction)
Pada
proses reduksi langsung bijih besi bereaksi dengan gas atau bahan padat reduksi
membentuk sponge iron.*Proses ini diterapkan di PT Krakatau Steel,
CIlegon.* Disini bijih besi / pellet direaksikan dengan gas alam dalam
dua unit pembuat sponge iron, yang masing-masing berkapasitas 1juta ton
pertahun.
*Sponge iron yang dihasilkan PT Krakatau Steel
memiliki komposisi kimia :
Fe : 88 – 91 %; C :
1,5 – 2,5%; SiO2 : 1,25 – 3,43%; Al2O3 : 0,61 – 1,63%; CaO : 0,2 – 2,1%; MgO :
0,31 – 1,62%; P : 0,014 – 0,027%; Cu : 0,001 – 0,004 %; Kotoran (oksida
lainnya) : 0,1 – 0,5 %
Tingkat metalisasi : 86 – 90 %
Sponge Iron yang berbentuk butiran kemudian
diolah lebih lanjut dalam dapur listrik. Disini sponge iron bersama-sama besi
tua (scrap), dan paduan ferro dilebur dan diolah menjadi billet baja. Untuk
menghasilkan 63 megagram sponge iron diperlukan sekitar 100 megagram besi
pellet. Proses ini sangat efektif untuk mereduksi oksida-oksida dan belerang
sehingga dapat dimanfaatkan bijih besi berkadar rendah.
B. PROSES
PEMBENTUKAN LOGAM
Ada beberapa metoda atau membuat geometri (bentuk dan
ukuran) dari suatu bahan yang dikelompokan menjadi enam kelompok dasar proses
pembuatan ( manufacturing proces) yaitu : proses pengecoran ( casting), proses
pemesinan (machining), proses pembentukan logam (metal forming), proses
pengelasan (welding), perlakuan panas (heat treatment), dan proses perlakuan
untuk mengubah sifat karakteristik logam pada bagian permukaan logam (surface
treatment).
1.
Proses pengecoran (casting).
Suatu
teknik pembuatan produk dimana logam dicairkan dalam tungku peleburan kemudian
dituangkan kedalam rongga cetakan yang serupa dengan bentuk asli dari produk
cor yang akan dibuat.
2.
Proses pemesinan (machining).
Proses
pemotongan logam disebut sebagai proses pemesinan adalah proses pembuatan
dengan cara membuang material yang tidak diinginkan pada benda kerja sehingga
diperoleh produk akhir dengan bentuk, ukuran, dan surface finish yang
diinginkan.
3.
Proses pembentukan logam (metal
forming).
Proses
metal forming adalah melakukan perubahan bentuk pada benda kerja dengan cara
memberikan gaya luar sehingga terjadi deformasi plastis.
4.
Proses pengelasan (welding).
Proses
penyambungan dua bagian logam dengan jalan pencairan sebagian dari daerah yang
akan disambung. Adanya pencairan dan pembekuan didaerah tersebut akan
menyebabkan terjadinya ikatan sambungan.
5.
Proses perlakuan panas (heat
treatment).
Heat
treatment adalah proses untuk meningkatkan kekuatan material dengan cara
perlakuan panas.
6.
Surface treatment.
Proses
surface treatment adalah proses perlakuan yang diterapkan untuk mengubah sifat
karakteristik logam pada bagian permukaan logam dengan cara proses thermokimia,
metal spraying.
Pada proses pembentukan logam (metal forming) logam dibentuk
dengan cara ditekan (pressure) sampai terjadi bentuk yang dikehendaki. Selain
untuk pembentukan logam, proses ini juga bisa dipergunakan untuk memperbaiki
sifat-sifat fisik dari logam atau kedua-duanya. Proses pembentukkan dalam hal ini
bisa dilaksanakan secara panas (hot working) atau secara dingin (cold working).
Didalam
pengerjaan panas, material (logam) terlebih dahulu dipanaskan sampai diatas
tempeteratur rekristalisasi, sehingga sifat-sifat material akan berubah, disini
sifat material secara umum akan lebih ulet, lebih mudah dibentuk (tekanan lebih
ringan), dan bentuk-bentuk yang lebih sulit akan lebih mudah dikerjakan.
Sedangkan untuk pengerjaan dingin, hal ini dilaksanakan dibawah temperature
rekristalisasi. Pengerjaan dingin dilaksanakan untuk memperoleh bentuk yang
lebih teliti (toleransi kecil), penampang permukaan (surface finished) yang
lebih halus dan sifat-sifat fisik tertentu lainnya. Beberapa proses yang
diklarifikasikan sebagai proses pembentukkan logam (metal forming) yang dalam
hal ini bisa dilaksanakan secara panas atau dingin dapat ditunjukkan seperti
proses pengerolan, proses perlengkapan, proses penarikan, dan lain-lain.
1. Proses
penarikan kawat (wire drawing) : merupakan operasi atau proses penarikan sebuah
kawat (wire) dengan penarikan ini, maka diameter penampang kawat atau batang
logam akan berkuran sesuai dengan yang diinginkan.
2. Proses
penempatan (foreging) : merupakan proses pembentukkan logam dengan jalan
memberikan beban/tekanan (pressure) secara berulang-ulang dan terputus-putus
(intermitten). Hal ini berlawanan dengan proses pengerolan dimana beban yang
diberikan cenderung berlangsung secara terus menerus (continuous).
3. Proses
ekstrusi (extruding) : proses ektrusi dilaksanakan dengan jalan mengkompresikan
logam – yang dipanaskan sampai diatas batas elastisitas – dan menekannya
melalui sebuah ide yang sesuai dengan bentuk yang kehendaki.
4. Proses
pembengkokkan/pelengkungan (bending) : dalam proses ini benda kerja dikenal
beban/tekanan secara permanent sehingga terjadi distorsi sesuai bentuk yang
diinginkan.
5. Proses
“squeezing” : merupakan proses pembentukkan logam sesuai dengan bentuk-bentuk
yang dikehendaki dengan jalan menekan dan mendorong paksa agar logam mengalir
melalui sebuah cetakan.
6. Prosesing
“drawing dan stretching” : proses ini akan menghasilkan benda-benda kerja yang
“seamless” seperti bentuk cawan, mangkok, dan lain sebagainya. Proses
dilaksanakan dengan jalan menekan dan mendorong secara paksa lembaran-lembaran
(sheet) logam melalui cetakan sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Seperti
halnya dengan proses penarikan kawat (wire drawing) maka disini juga akan
terjadi “stretch” pada lembaran logam yang dibentuk.
Bab
III
PENUTUP
A.
Kesimpulan
Berdasarkan hasil pembahasan sebelumnya dapat diketahui
bahwa proses pengolahan logam dapat dilakukan dengan cara reduksi tidak
langsung dan reduksi langsung. Adapun proses pembeuntukan logam terdapat
beberapa cara yaitu:
1.
Proses pengecoran Proses pengecoran
(casting).
2.
Proses pemesinan (machining).
3.
Proses pembentukan logam (metal
forming).
4.
Proses pengelasan (welding).
5.
Proses perlakuan panas (heat
treatment).
6.
Surface treatment.
Pada proses metal forming terdapat beberapa cara lagi yaitu:
1. Proses penarikan kawat (wire drawing
2. Proses penempatan (foreging
3. Proses ekstrusi (extruding)
4. Proses pembengkokkan/pelengkungan (bending)
5. Proses “squeezing
6. Proses “drawing and stretching
Daftar
Pustaka
4 komentar:
kita juga punya nih artikel mengenai 'Industri Logam', silahkan dikunjungi dan dibaca , berikut linknya
http://repository.gunadarma.ac.id/bitstream/123456789/6271/1/JURNAL%20DEDI.pdf
trimakasih
semoga bermanfaat
Yg lagi butuh pasir cetak an hub 085227496287
Yg lagi butuh pasir cetak an hub 085227496287
Forklift T-One unit Baru
merk Taiwan bisa costum
Produk yang kami jual adalah berbagai macam produk Merk-T one, material Handling dan Lifting Equipment antara lain:
- Forklift Diesel
- Forklift Electric
- Stacker
- Reach Truck
- Hand Pallet Mover
dll
Tommy.k
Whatsaap:081310849918
Email:tomy.toneforklift@gmail.com
Posting Komentar