Mampu Alir Logam Cair

Flowability adalah kemampuan suatu logam cair dalam mengisi rongga – rongga dalam cetakan. Pada saat pengisian rongga-rongga dalam cetakan, logam cair akan mengalami penurunan temperatur dan pada akhirnya akan mengalami pembekuan. Fenomena penurunan suhu ini merupakan hal yang alami, sementara hal yang harus dilakukan untuk mengatasi fenomena tersebut adalah mengatur bagaimana fenomena yang terjadi ini tidak menyebabkan kegagalan pada proses pengecoran yang dilakukan, kegagalan itu bisa berupa timbulnya cacat, maupun kegagalan dalam proses pembekuannya.

Nilai flowability suatu logam cair dipengaruhi oleh beberapa factor, diantaranya adalah :

  1. kekentalan (viskositas) logam cair,
  2. komposisi paduan,
  3. kekasaran pemukaan cetakan yang akan dilalui oleh logam cair,
  4. pengaruh tegangan permukaan logam cair,
  5. berat jenis logam cair dan
  6. proses casting yang digunakan
  7. desain

 

  1. Kekentalan (viskositas) logam cair,

Viskositas logam cair sangat dipengaruhi oleh besarnya temperatur. Nilai viskositas berbanding terbalik dengan temperature. Semakin tinggi temperature maka nilai viskositas material cair akan semakin rendah.  Hal ini disebabkan karena semakin tinggi temperature , maka ikatan antar atom pada logam cair akan semakin lemah. Lemahnya ikatan atom ini akan menyebabkan pergerakan atom-atom dalam logam cair semakin mudah. Kemudahan inilah yang akan menyebabkan penurunan nilai viskositas. Sehingga semakin tinggi temperature maka nilai viskositas akan semakin rendah karena semakin tinggi temperatur ikatan antar atom semakin lemah.

 

Demikian juga sebaliknya pada temperature yang rendah, ikatan antar atom logam akan semakin kuat. Kuatnya ikatan antar atom ini disebabkan oleh semakinnya vibrasi dari atom-atom, sehingga atom-atom tersebut semakin sulit untuk bergerak. Sulitnya atom untuk bergerak, menyebabkan material akan semakin memiliki sifat solid. Semakin mendekati sifat solid maka nilai viskositas akan semakin meningkat.

cor

Gambar 1. Perubahan kekentalan besi cor dibandingkan dengan Temperatur (Tata Surdia, Teknologi Pengecoran Logam, Pradnya Paramitha, hal 12)

 2Komposisi paduan,

Flowability logam cair juga dipengaruhi oleh tindakan pemaduan logam cair tersebut. Pemaduan akan membentuk dua jenis logam berdasarkan tipe pembekuannya. Berdasarkan tipe pembekuannya logam dapat dibedakan menjadi dua, yaitu :

  • logam dengan short freezing range
  • logam long freezing range.

 

Logam short freezing range ialah logam paduan pada komposisi eutectic dan logam murni, Logam dengan short freezing range akan memiliki laju alir yang lebih baik dibandingkan dengan logam dengan long freezing range. Pembekuan pada material short freezing range hanya terjadi pada temperature tertentu dan dalam waktu yang sangat singkat. Pada material short freezing range proses pembekuan tidak akan mengganggu proses pembekuan logam. Selama belum mencapai temperature pembekuannya logam short freezing range tidak akan mengalami pembekuan, sehingga pergerakan logam cair tidak akan terhalang oleh fenomena pembekuan sebagian.

Sedangkan logam long freezing range ialah logam paduan yang tidak berada pada komposisi eutectic. Pada logam jenis ini pembekuan dimulai dari daerah tepi menuju ke tengah dalam range waktu yang cukup lama. Selama waktu pembekuan logam cair yang telah membeku pada bagian tepi akan melanjutkan pergerakannya untuk mengisi rongga cetakan. Dalam keadaan yang sudah membeku pada bagian tepi tadi logam cair masih dalam perjalanan mengisi rongga cetakan, sehingga pergerakan logam cair akan terganggu. Gangguan inilah yang akan menurunkan nilai flowability logam cair. Pembekuan yang terjadi sebagian menyebabkan logam bersifat agak kaku.

 

cor2

Gambar 2. Grafik Flowability Sb-Pb (atas) dan Sb-Cd, arsiran pada diagram fasa menunjukan huhbungan antara flowability dengan proses solidification (Richard W. Heine, Principles of Metal Casting, Mc Graw Hill, Hal 193)

 

  1. Kekasaran pemukaan cetakan yang akan dilalui oleh logam cair,

Kekasaran permukaan cetakan akan mempengaruhi flowability logam cair,  karena kekasaran akan menghasilkan friksi dalam pergerakan logam cair untuk megisi rongga cetakan. Friksi yang timbul akan menghambat pergerakan logam cair dalam mengisi rongga cetakan. Semakin besar friksi yang ditimbulkan maka pergerakan logam cair akan semakin terhambat. Pergerakan logam cair yang terhambat akan menyebabkan nilai flowability logam cair semakin rendah.

 

Kekasaran permukaan juga menunjukkan bahwa jenis cetakan yang digunakan juga mempengaruhi nilai flowability. Cetakan logam yang memiliki tingkat kehalusan paling baik akan membuat logam cair mengalir lebih baik dibandingkan dengan penggunaan cetakan pasir. Logam yang mengalir lebih baik berarti memiliki flowability yang lebh baik.      

  1. Pengaruh tegangan permukaan logam cair,

Tegangan permukaan adalah suatu gaya yang bekerja pada logam cair secara alami pada permukaan logam cair tersebut. Tegangan permukaan membuat logam cair memiliki kecenderungan untuk terus mempertahankan keadaan / kedudukannya. Perilaku yang demikian (kaku / rigid) akan mengurangi nilai flowability logam cair karena pergerakan logam cair menjadi terhalang. Efek dari tegangan permukaan ini sangat terlihat pada saat pengisian cetakan yang tipis. Pada cetakan tipis, viskositas dari logam cair dapat berkurang nilainya, karena efek dari tegangan permukaan.

  1. Berat jenis logam cair

Logam dengan berat jenis yang lebih tinggi akan memiliki nilai flowability yang lebih baik bila dibandingkan dengan logam-logam dengan berat jenis yang rendah. Hal ini dikarenakan logam dengan berat jenis lebih tinggi akan menerima efek gravitasi yang lebih besar dibandingkan logam dengan berat jenis rendah.

 

Semakin besar efek gravitasi yang diterima logam cair maka pada saat mengisi rongga cetakan, kecepatan alir yang bekerja pada logam juga  semakin besar. Kecepatan pergerakan logam cair akan sangat menentukan flowability logam cair, karena dengan kecepatan pergerakan yang tinggi maka kemungkinan logam untuk mengisi keseluruhan rongga akan semakin besar sehingga nilai flowabilitynya akan semakin baik.

  1. Proses casting yang digunakan

Proses casting yang digunakan mempengaruhi flowability logam cair. Proses casting yang menggunakan tekanan (squeeze casting) dalam pengisian logam cair ke dalam rongga cetakan akan meningkatkan flowability dari logam cair. Karena  penggunaan tekanan akan mempermudah dan mempercepat logam cair dalam mengisi rongga cetakan dibandingkan bila pengisian logam cair hanya memanfaatkan gaya gravitasi.  

  1. Desain

Desain dari suatu pengecoran sangat mempengaruhi, flowabillity dari logam cair. Karena itu pada saat mendesain benda cor, diperhatikan betul hal-hal yang mempengaruhi proses pengecoran, terutama dalam hal penentuan gating system.

Dari faktor-faktor di atas, pada dasarnya fluidity tidak dipengaruhi oleh satu atau dua hal saja, tetapi semuanya merupakan hal yang harus diperhatikan karena semua factor di atas turut andil dalam keberhasilan proses pengecoran.

Referensi

  1. Heine,Richard W. Principles of Metal Casting, Mc Graw Hill, Tokyo 1972
  2. Surdia, Tata, Teknologi Pengecoran Logam, Pradnya Paramitha, Jakarta,1995

 

Iklan

Tentang Arif

just me.. :)
Pos ini dipublikasikan di Berbagi, Pengetahuan dan tag , , , , , , , . Tandai permalink.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s