Metallurgy

Logam
Logam adalah segolongan unsur – unsur yang berasal dari galian tambang yang mempunyai kemampuan sebagai penghantar panas dan listrik yang baik. Pada temperatur udara normal, hampir semua logam dalam keadaan padat, kecuali air raksa. Semua logam dapat mencair bila dipanaskan hingga mencapai suhu tertentu ( titik cair ). Untuk mendapatkan logam, dilakukan dengan cara penambangan ke dalam tanah dengan kedalaman tertentu.

Pada umumnya, logam – logam tersebut dalam bentuk batu – batuan atau pasir dan sering disebut bijih logam. Dalam penemuannya, bijih logam selalu bercampur dengan unsur – unsur lain yang bersenyawa dengannya. Sedangkan untuk mendapatkan logam yang diinginkan, bijih logam harus diolah untuk memisahkan unsur – unsur yang lain. Dengan pemisahan tersebut, akan didapatkan logam murni. Logam telah dikenal oleh nenek moyang kita sejak zaman dulu, sekitar 4000 tahun sebelum Masehi. Mereka sudah mengenal bagaimana cara mencairkan dan menuang logam ke dalam cetakan. Awalnya, mereka menggunakan logam untuk membuat perhiasan dari emas dan perak. Kemudian mereka membuat barang – barang logam lainnya. Hal ini mudah mereka lakukan karena logam masih dalam keadaan murni sehingga dengan mudah dapat ditempa.

Pengecoran Logam
Untuk dapat melakukan suatu pengecoran logam, harus dilakukan pencairan terhadap logam induk. Untuk mencairkan logam seperti besi cor, biasanya digunakan tanur, kupala, atau tanur induksi berfrekwensi rendah. Sedangkan untu baja tuang, biasanya digunakan tanur induksi berfrekwensi tinggi. Sedangkan untuk paduan tembaga atau coran paduan ringan, digunakan tanur krus karena hal ini dapat memberikan logam cair yang baik dan sangat ekonomis untuk logam – logam tersebut. Untuk cetakan, biasanya digunakan pasir yang dipadatkan. Untuk pengikat pasir digunakan air kaca, resin fural, resin fenol, atau minyak pengering. Untuk logam yang memiliki titik cair yang tidak tinggi seperti Aluminium, dapat menggunakan logam sebagai cetakannya, asalkan titik cair logam tersebut lebih tinggi dari titik cair Aluminium. 

Ada 4 macam jenis pengecoran, yaitu :
1. Gravity casting
Jenis pengecoran ini biasanya digunakan untuk logam yang titik cainya tinggi dan menggunakan pasir sebagai cetakannya. Tetapi tidak menutup kemungkinan untuk logam yang titik cairnya rendah. Mengalirnya logam ke dalam cetakan hanya berdasarkan berat cairan logam itu sendiri atau gravity.
2. Pengecoran sentrifugal
Ini adalah pengecoran dengan cetakan diputar dan logam cair dituang ke dalamnya. Sehingga logam cair mendapat tekanan dari gaya sentrifugal yang terjadi dan menuju permukaan cetakan sampai ketebalan yang diinginkan. Pengecoran jenis ini biasanya digunakan dalam pembuatan pipa.
3. Pengecoran tekanan rendah
Ini adalah pengecoran dimana aliran cairan logam masuk ke dalam cetakan akibat tekanan yang diberikan terhadap cairan tersebut lebih tinggi daripada tekanan atmosfer pada permukaan logan. Tekanan ini mengakibatkan logam cair mengalir ke atas melalui pipa dan masuk ke dalam cetakan.
4. Pengecoran tekanan tinggi
Ini adalah pengecoran dimana logam cair yang akan dicetak memiliki titik cair yang rendah seperti Aluminium. Cetakan terbuat dari logam karena jika terbuat dari pasir, bila diberi tekanan tinggi akan menghancurkan cetakan yang terbuat dari pasir tersebut. Tenaga yang digunakan untuk menekan dan menginjeksikan logam cair ke dalam cetakan biasanya menggunakan tenaga hidrolik atau pneumatik.

Pembekuan Logam
Pembekuan logam murni
Bila cairan logam murni didinginkan perlahan – lahan, maka pembekuan akan terjadi pada temperatur yang konstan. Temperatur ini disebut sebagai titik beku.
Pada permulaan pembekuan logam cair, timbul inti – inti kristal. Kemudian kristal – kristal tumbuh di sekeliling inti tersebut dan inti – inti yang baru tumbuh dalam waktu yang sama. Akhirnya, seluruhnya ditutupi oleh butir – butir kristal sampai logam cair tersebut menjadi padat. Ini akan mengakibatkan seluruh logam menjadi susunan kelompok butir kristal serta batas – batas terjadi diantaranya dan ini disebut batas butir.

a. Keadaan cair
b. Inti timbul
c. Kristal tumbuh di sekeliling inti inti baru tumbuh
d. Kristal menyentuh tetangganya dan menghentikan pertumbuhannya
e. Pembekuan logam selesai menjadi kristal berstruktur banyak 

Besar kecilnya kristal tergantung pada laju pengintian dan pertumbuhan inti. Kalau laju pertumbuhan inti lebih besar dari laju pengintian, maka didapat kelompok butir kristal besar. Jika laju pengintian lebih besar dari laju pertumbuhan inti, maka didapat kelompok butir kristal halus.

Pembekuan paduan
Bila logam terdiri dari 2 unsur atau lebih didinginkan dari keadaan cair, maka butir – butir kristalnya akan berbeda dengan butir kristal logam murni. Apabila paduan terdiri dari unsur A dan unsur B membeku, maka didapat susunan butir – butir kristal A dan B, tetapi umumnya didapat butir – butir kristal campuran unsur A dan B.

Bila dipelajari lebih cermat akan didapat 2 kemungkinan, yaitu :
a. A larut dalam B atau B larut dalam A
b. A dan B terikat satu sama lain dengan pwerbandingan tertentu.
Kemungkinan pertama disebut larutan padat dan kemungkinan kedua disebut senyawa antar logam. Senyawa antar logam terdiri dari unsur A dan B yang memiliki kisi kristal yang berbeda. Namun kedua kemungkinan tersebut jarang terjadi dimana sebagian kecil dari keduanya akan muncul dalam keadaan murni.

Pembekuan coran
Pembekuan coran dimulai dari bagian – bagian yang bersentuhan langsung dengan cetakan, yaitu dimana panas logam cair merambat ke cetakan. Logam cair yang bersentuhan dengan cetakan mendingin sampai titik beku sehingga akan tumbuh inti – inti kristal.
Pembekuan coran tersebut secara perlahan maju dari bagian luar menuju ke dalam. Lamanya waktu pembekuan sebanding dengan volume coran dan luas permukaan yang berhubungan langsung dengan cetakan.

Aluminium
Aluminium murni
Aluminium diperoleh dengan mengekstraksi Alumine ( Aluminium oxide ) dari Bauxite melalui proses kimia, kemudian Alumine tersebut larut dalam elektrolit cair ketika arus listrik mengalir melalui Alumine. Hal tersebut mengakibatkan Aluminium metal terkumpul pada katoda. Umumnya, kemurniannya mencapai 99,85 %. Dengan mengelektrolisa kembali, maka akan didapat Aluminium dengan kemurnian 99,99 %.
Alumunium merupakan logam yang mempunyai sifat – sifat :
a. ringan
b. tahan korosi
c. daya hantar listrik yang baik

Namun, Aluminium memiliki sifat mekanik yang buruk sehingga untuk memperbaiki sifat – sifat mekaniknya perlu diberi unsur – unsur tambahan seperti Silikon, Tembaga, Mangaan, Ferro, Magnesium, serta unsur – unsur lain yang dapat memperbaiki sifat Aluminium itu sendiri.Paduan utama Aluminium
Fungsi dari penambahan unsur paduan adalah untuk memberikan pengaruh atau melengkapi sifat dasar Aluminium murni. Selain itu, unsur paduan juga berfungsi untuk memperkuat sifat dasar Aluminium dan memperbaiki kualitasnya sehingga menghasilkan Aluminium paduan yang sesuai dengan kebutuhan. Berikut ini adalah unsur yang sering dijadikan paduan Alumunium.
 
a. Silikon ( Si )
Silikon memiliki kelebihan mencolok karena dapat memberikan kemampuan cair yang baik terhadap logam induk. Unsur ini juga mempengaruhi ketahanan korosi, ketahanan panas, serta memberikan sifat terhadap kondisi permukaan yang bagus / halus untuk material coran.
 
b. Tembaga ( Cu )
Tembaga dapat memberikan sifat kemampuan cair dan mampu mesin yang baik. Namun bila unsur ini berlebih akan berpengaruh terhadap ketahanan korosi.
 
c. Magnesium ( Mg )
Dengan memadukan unsur ini, diharapkan akan mendapat sifat ringan pada material karena berat jenis Magnesium adalah yang paling ringan, yaitu 1,89 g/cm3. Unsur ini juga mampu menahan oksidasi dan retak pada suhu tinggi.
 
d. Ferro ( Fe )
Ferro berfungsi untuk mencegah penempelan logam cair pada cetakan selama proses penuangan. Namun bila unsur ini berlebih akan menurunkan kekuatan tarik dan meningkatkan kekerasan sehingga akan sulit dalam proses machining.
 
e. Mangaan ( Mn )
Unsur ini berpengaruh terhadap ketahanan, kekerasan unsur, dan ketahanan korosi. Namun bila unsur ini berlebih akan menurunkan kemampuan tuang dan mengkasarkan butir partikel sehingga akan berpengaruh terhadap permukaan.
 
f. Nikel ( Ni )
Unsur ini mempengaruhi sifat keras, keliatan, tahan api, panas dan asam.
 
g. Krom ( Cr )
korosi dengan pembentukan Cr carbide. Unsur ini juga dapat meningkatkan kekuatan tarik dan pengerasan inti.

Posted in: TEKNIK