Upload
lyanh
View
252
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Proses pertumbuhan kristal yang mana didahului nukleasi (pengintian) menentukan struktur akhir dari solid.
Mode pertumbuhan baik untuk butiran individual maupun secara massa, tergantung pada kondisi termal dalam daerah pembekuan dan kandungan dari paduan.
Dalam pembekuan sebuah logam murni yang menunjukkan kasus paling umum, jika suhu dapat diturunkan secara uniform, maka pengintian acak dapat terjadi di seluruh logam cair.
7. Pertumbuhan Kristal (Growth of Crystal)
dapat terjadi di seluruh logam cair.
Dalam kondisi aliran panas yang sebenarnya, gradien temperatur dapat menghasilkan pengintian awal pada permukaan cetakan yang relatif dingin dan pertumbuhannya akan tegak lurus terhadap dinding cetakan tersebut. Seperti ditunjukkan dalam Gambar 7.1.
Pertumbuhan kristal ini sama dengan arah kristalografis yang mengarah pada arah tertentu/terorientasi (a preferred crystallographic direction). Kristal yang teorientasi tumbuh lebih cepat daripada kristal di sekitarnya dalam sebuah gradien temperatur.
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Perkembangan struktur butir kolumnar secara skematis
Fig. 7.1
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Pada sebuah tahapan pertumbuhan yang tergantung pada jumlah efektif nuclei dan laju pertumbuhan awal, pertumbuhan melintang terbatasi oleh kristal di sebelahnya.
Bidang di depannya kemudian membuat deposisi atom-atom lebih progresif untuk bergabung dengan lattice/struktur kristal satu atau lebih yang telah ada sebelumnya.
Pertumbuhan ini merupakan pertumbuhan pada close packed atomic planes yang membuat sebuah struktur teras pada pertumbuhan bidang antar muka/interface. Yang mana secara atomic planes yang membuat sebuah struktur teras pada pertumbuhan bidang antar muka/interface. Yang mana secara makroskopis tampak halus dan dalam kebanyakan logam non-cystallographic.
Biasanya menghasilkan struktur columnar yang banyak diamati di dalam ingots dan hasil pengecoran/coran dengan butiran individual yang memanjang dalam arah umum aliran panas.
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Penjelasan skematis tentang distribusi suhu dalam pembekuan di permukaan datar
Ilustrasi kondisi termal yang menghasilkan sebuah struktur dapat dilihat pada Gambar di samping.
Disini, diasumsikan terdapat gradien positif dari suhu solid-liquid dengan perbedaan dengan perbedaan gradian pada pertemuan di TG (glass temperature).
Hanya dalam kondisi pendinginan lambat atau pendinginan bertahap, interface antara solid-liquid membentuk bidang datar (plane)
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Kondisi termal untuk gradien suhu yang berbalik dalam liquid yang dekat dengan interface
Meskipun secara makro, gradien suhu bergradien positif, untuk pendinginan lokal di daerah interface, gradien temperatur dapat negatif sehingga suhu dapat meningkat kembali.
Karena suhu minimum liquid tidak berada di interface, pertumbuhan interface, pertumbuhan kristal dapat berubah menjadi mode lain yang mana pembekuan/deposisi dapat terjadi dalam area lebih besar dari undercolling.
Oleh sebab itu, aliran panas mikro dapat menjadi faktor besar membentuk struktur coran. ** TE : temperatur kesetimbangan liquid
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Diagram kesetimbangan untuk dua logam yang membentuk campuran padat secara kontinyu
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Distribusi kesetimbangan dari campuran antara solid dan liquid
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Konsentrasi dari campuran dalam liquid yang tumbuh ke interface
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Pertumbuhan dendrit
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Struktur selular (cellular) yang dibentuk oleh undercooling
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Pengaruh gradien suhu dalam cairan terhadap kristalisasi
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Pembekuan pada komposisi eutektoid
Pada pembekuan eutektoid tidak timbul dendrit tetapi terjadi
pembentukan dengan dua fase yang saling berkaitan dan
membentuk stuktur lamelar dari dua fase, atau seperti elemen
batang atau globe dari satu fasa di dalam matrix fasa yang lain.
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Struktur butiran eutectic/eutectoid pada besi tuang kelabu
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Skema gambar struktur grafit dalam sebuah butiran eutektoid
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Tabel Kontraksi Volume dari logam-
logam saat pembekuan
Proses pembekuan kebanyakan paduan diikuti dengan kontraksi volume. Besarnya kontraksi volume ini dapat dilihat pada Tabel berikut.
8. Pemasukan Logam Cair (Feeding of Casting)
Kontraksi dapat diminimalisasi dengan mempertahankan supply logam cair ke dalam cetakan. Dalam hal ini, sebuah feeder head berfungsi untuk menyediakan reservoir logam cair di bawah tekanan head yang cukup untuk mempertahankan aliran ke dalam cetakan. Tanpa feeding, coran akhirk akan mengalami cacat penyusutan (shrinkage) dalam bentuk kekosongan internal, di garis sumbu atau di permukaan.
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Gradien temperatur mempengaruhi mekanisme pembekuan
dan memperpanjang pasty zone (zona seperti pasta).
Pada gambar 8.1 menunjukkan bahwa semakin curam
gradien suhu maka zona kristalisasi semakin menyempit dan
ini akan meminimalisasi jarak yang dibutuhkan untuk
intercrystalline feeding.
Selama pembekuan pada paduan akan ditandai dengan
adanya pembentukan kulit.adanya pembentukan kulit.
Paduan juga menunjukkan pasty zone yang besar selama
pembekuan.
Sedangkan untuk besi tuang yang mengandung banyak grafit,
menunjukkan adanya tahapan yang lama selama pembekuan.
Hal tersebut dapat dilihat pada Gambar 8.2.
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Pengaruh gradien temperatur dan kandungan paduan terhadap kedalaman pasty zone
8.1
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Gunmetal:
Hubungan antara jarak dan waktu yang menunjukkan pembekuan pada cetakan pasir
8.2
88%Cu, 10%Sn,2%Zn
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Karakteristik pembekuan paduan
8.1
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Perbandingan kecepatan pembekuan pada logam senapan dalam cetakan pasir dan chill
8.3
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Pengaruh sudut eksternal dan re-entrant pada kecepatan pembekuan logam
8.4
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Waktu pembekuan menurut Aturan Chworinov
dengan t : waktu pembekuan
k : konstanta empirik
8.5
V : volume yang membeku
A : luasan yang membeku
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Diagram Penggunaan Logam dalam Pengecoran
Yield sebagai jumlah black casting yang sudah jadi dan menunjukkan persentase total berat logam yang
8.6
berat logam yang digunakan untuk unit peleburan
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Arah gradien temperatur awal terhadap ingate position
8.7
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Peruahan gradien suhu sebelum pembekuan pada urutan waktu t1 – t5
8.8
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Kurva pendinginan hipotetis untuk titik A dan B pada Gambar 8.8 untuk kondisi setelah waktu kritis t4
8.9 8.8
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Cetakan sebagian yang berlawanan untuk memberikan efek saat penuangan dan pemasukan ke dalam cetakan
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawanProses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Terima kasih kepada Penulis Buku yang
menjadi acuan mata kuliah ini:
Peter Beeley, Foundry Technology 2nd
Edition, Butterworth Heinemann
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan
Terima kasih atas perhatian Anda
dan
Terima kasih atas perhatian Anda
dandan
Selamat Mencatat dan Belajar dengan Baik
dan
Selamat Mencatat dan Belajar dengan Baik
Proses Manufaktur IIProses Manufaktur II�YudySuryaIrawan�YudySuryaIrawan