Fluiditas & Metode Pembekuan Logam Pada Pengecoran Logam

 Fluiditas Pada Pengecoran Logam

Secara umum fluiditas adalah kondisi logam cair yang mampu membuat logam cair mengalir melalui jalur cetakan dan mengisi semua celah cetakan. Fluiditas yang rendah mengarah pada cacat dan kegagalan pengecoran produk.

Fluiditas tidak dapat diukur dari sifat fisik individu, sehingga pengujian empiris dilakukan untuk mengukur semua karakteristik dan fluiditas logam cair dalam pengecoran dan pengukuran logam. Fluiditas diletakkan sebagai jarak yang telah dilalui logam cair dalam sistem saluran tertutup. Faktor yang mempengaruhi fluiditas antara lain:

 

1.       Viskositas

Adalah sebuah ukuran kapasitas sebuah cairan untuk mentransmisikan sebuah tegangan geser dinamis. Viskositas juga bisa didefinisikan sebagai gaya yang diperlukan untuk memindahkan sebuah permukaan dari unit luasan. Pada saat logam cair mengalir pada sebuah saluran tertutup, viskositas akan menentukan alirannya, mana drag atau hambatan yang ditimbulkan dinding saluran ditransmisikan ke logam cair, sehingga mempengaruhi kecepatan aliran logam pada cetakan. Jadi semakin tinggi viskositas maka fluiditasnya menurun dan sebaliknya jika viskositasnya rendah fluiditasnya meningkat.

2.       Temperatur Penuangan

Temperatur penuangan secara teoritis sama atau diatas garis liquidus. Jika lebih rendah, kemungkinan besar terjadi solidifikasi dalam sistem rongga.

3.       Komposisi Logam

Fluiditas yang tinggi umumnya terdapat pada logam cair murni dengan komposisi eutectoid. Paduan yang membentuk solid biasanya memenuhi rentang pembekuan yang panjang sehingga cenderung untuk memilih fluiditas  yang rendah.

4.       Mode Pembekuan

a.       Mode Pembekuan Plane Interface Mode

Gambar            : Mode pembekuan plane interface mode

Sumber            : Beeley, 2001:65

 

        i.            Cairan memasuki saluran dan pembentukan butir-butir kolom dengan aliran halus dimulai;

      ii.           Butir kolom terus tumbuh kearah hulu;

     iii.           Penyumbatan mulai terjadi;

     iv.           Sisa pengecoran membeku dengan pertumbuhan butir yang cepat.

b.       Mode Pembekuan Jagged Interface Mode

Gambar 4.22   : Mode pembekuan jagged interface mode

Sumber            : Beeley, 2001:66

 

        i.           Cairan memasuki saluran dan pembentukan butir-butir kolom bergerak padat cair dimulai;

      ii.           Butir-butir kolom terus tumbuh dan pembentukan atau terjadi diujung;

    iii.           Penyumbatan terjadi dipintu masuk aliran, meski penampang tidak terlalu padat;

     iv.           Sisa pengecoran membeku dan pembentukan rongga penyusutan terjadi di ujung.

c.       Mode Pembekuan Independent Crystallitation Mode

Gambar    : Mode pembekuan independent crystallitation mode

Sumber            : Beeley, 2001:66

 

 

        i.           Cairan memenuhi saluran dan pembentukan butir-butir kolom dimulai dan butiran-butiran halus membentuk atom;

      ii.           Butiran halus tumbuh pesat saat aliran terjadi;

    iii.           Aliran terhenti saat konsentrasi kritis dan butiran halus terjadi diujung;

     iv.           Sisa pengecoran membeku dan penyusutan kecil terdistribusi.

5.       Thermal Properties

Meskipun komposisi dan mode pembekuan adalah faktor besar yang mempengaruhi fluiditas dan menunjukkan hubungan yang mirip, tetapi hubungan antara fluiditas dan superheat tidak identik. Waktu yang dibutuhkan untuk pendinginan hingga suhu pembekuan tergantung pada kandungan panas dan sifat-sifat termal daripada suhu itu sendiri.

Kecepatan pendinginan hingga suhu aliran logam terhenti ditentukan oleh heat diffusivity dari material cetakan.

Keterangan:

D           : Difusifitas Thermal

k            : Konduktivitas Thermal

c            : Panas Spesifik

ρ  : Massa Jenis / Rapat Jenis

-  Difusifity thermal (D) adalah kemampuan suatu material mentransfer (kalor) secara difusi yang disebabkan terdapat perbedaan temperatur.

-  Konduktifitas thermal (k) adalah karakteristik suatu bahan untuk memindahkan suatu aliran kalor dari temperatur tinggi ke temperatur rendah.

-  Panas spesifik (Cp) adalah karakteristik panas yang tergantung pada material yang menyatakan seberapa besar energi yang terkandung pada suatu material berupa energi panas.

-  Density adalah kerapatan massa jenis dari suatu zat