Inspeksi

Inspeksi atau pemerikasaan cacat adalah pemeriksaan terhadap produk coran untuk mengetahui ada tidaknya cacat pada produk coran tersebut. Karena potensi terjadinya cacat pada coran cukup tinggi, maka inspeksi terhadap produk coran perlu dilakukan. Macam - macam metode pengujian yang sering dilakukan yaitu:

1.       Liquid Penetrant Test

Metode liquid penetrant test merupakan metode NDT (Non Destructive Test) yang paling sederhana. Metode ini digunakan untuk menentukan cacat di permukaan terbuka dari komponen solid, baik logam maupun non logam. Melalui metode ini cacat pada permukaan material akan terlihat jelas.

Caranya adalah dengan memberikan cairan berwarna terang pada permukaan yang di inspeksi. Cairan ini harus memiliki daya penetrant yang baik dan viskositas yang rendah agar dapat masuk pada cacat di permukaan material yang diberikan. Cacat akan nampak jelas jika perbedaan warna penetrant yang tertinggal dibersihkan dengan penetrant developer.

Keuntungan dari liquid penetrant test:

·        Mudah diaplikasikan;

·        Murah;

·        Tidak dipengaruhi oleh sifat kemagnetan material dan komposisi kimia;

·        Jangkauan permukaan cukup luas;

Kekurangan dari liquid penetrant test:

·        Tidak dapat dilakukan pada benda dengan permukaan kasar dan berpori.

 

 

Gambar           : Liquid penetrant test

Sumber            : Degarmo, 2008:247

 

2.       Magnetic Particle Inspection

Dengan menggunakan metode ini, cacat pada permukaan atau sedikit dibawah permukaan (Subsurface) pada benda yang bersifat ferromagnetic dapat diketahui. Prinsipnya adalah dengan memanfaatkan bahan yang akan diuji. Adanya cacat tegak lurus arah medan magnet akan mengakibatkan kebocoran medan magnet. Kebocoran medan magnet ini mengindikasi adanya cacat pada material. Cara yang digunakan untuk mendeteksi adanya kebocoran medan magnet ini dengan menabur partikel magnetic di permukaan. Partikel - partikel tersebut akan menggumpal pada daerah kebocoran medan magnet.

Kelebihan:

·        Mudah;

·        Tidak memerlukan keahlian khusus.

Kekurangan:

·        Penggunaan terbatas pada material ferromagnetic;

·        Adanya kemungkinan cacat tidak terdeteksi akibat orientasi cacat searah medan magnet.

 

 

Gambar            : Magnetic particle inspection

Sumber            : De Garmo, 2008 : 248

 

3.       Ultrasonic Test

Prinsip yang digunakan adalah prinsip gelombang suara. Gelombang suara yang dirambatkan pada spesimen uji dan sinyal yang ditransmisikan akan dipantulkan kembali. Gelombang ultrasonic yang digunakan memiliki frekuensi 0,5 - 20 MHz. Gelombang suara akan berpengaruh jika ada retakan atau cacat pada material.

Kelebihan:

·        Cukup teliti dan akurat;

·        Hanya diperlukan satu sisi untuk dapat mendeteksi keseluruhan;

·        Indikasi dapat langsung diamati.

Kekurangan:

·        Memerlukan pelaksana yang terlatih dan berpengalaman;

·        Benda uji dengan permukaan kasar, tidak beraturan, sangat kecil sangat sulit diuji.

Gambar            : Ultrasonic test

Sumber            : Degarmo, 2008:251

 

4.       Eddy Current Test

Inspeksi ini memanfaatkan prinsip elektomagnetik. Prinsipnya, arus listrik dialirkan pada kumparan untuk membangkitkan medan magnet didalamnya. Jika medan magnet dikenakan pada benda logam yang akan diinspeksi, akan terbangkit arus Eddy, kemudian diinspeksi.

Kelebihan:

·        Hasil pengujian dapat langsung diketahui;

·        Pengujian Eddy aman dan tidak ada bahaya radiasi.

Kekurangan:

·        Hanya dapat diterapkan pada permukaan yang dapat dijangkau;

·        Hanya diterapkan pada bahan logam saja.

 

Gambar            : Eddy current test

Sumber            : Degarmo, 1984:278

 

5.       Radiographic Inspection

Metode ini untuk menetapkan cacat pada material dengan menggunakan sinar X dan sinar Gamma. Prinsipnya sinar dipancarkan menembus material yang diperiksa. Saat menembus objek sebagian sinar akan diserap sehingga intensitas berkurang. Intensitas akhir kemudian direkam dalam film yang sensitif. Jika ada cacat pada material maka intensitas yang terekam pada film ini akan memperlihatkan bagian material yang mengalami cacat.

Kelebihan:

·        Faktor ketebalan benda tidak mempengaruhi. Hal ini mengingat daya tembus sinar gamma yang besar;

·        Mampu menggambarkan bentuk cacat dengan baik.

Kekurangan:

·        Memerlukan operator yang berpengalaman;

·        Efek radiasi sinar gamma berbahaya.

 

Gambar            : Radiographic inspection

Sumber            : De Garmo, 1984 : 278

 

1.       Uji Porositas

Dalam pemeriksaan porositas dilakukan dengan uji piknometri san uji komposisi. Dalam pemgujian komposisi ketidakteraturan bahan diteliti. Demikian pemeriksaan porositas dapat dilakukan baik dengan perlakuan tekanan maupun dari foto mikrostruktur dari coran.

Untuk mencari persentase porositas yang terdapat dalam suatu coran digunakan 2 jenis densitas, yaitu:

a.       True Density

Kepadatan dari suatu benda padat tanpa porositas yang terdapat didalamnya. Didefinisikan sebagai perbandingan massanya terhadap volume sebenarnya.

b.      Apparent Density

Berat setiap muatan volume material termasuk cacat yang terdapat dalam material uji gr/cm3

Pengukuran densitas menggunakan metode piknometri, yaitu sebuah proses membandingkan densitas relatif dari sebuah padatan dan sebuah cairan diketahui densitas dari padatan dapat dihitung.

Untuk memperoleh nilai true density dapat dicari dengan persamaan yang ada pada standar ASTME 252,84 yaitu:

Dimana:

Dengan perhitungan Appointment density dapat dicari dengan menggunakan persamaan sesuai standar ASTM B311-93 sebagai berikut:

  

Dimana:

Perhitungan persentase porositas yang terjadi, dapat diketahui dengan membandingkan densitas tempat atau Appointment density dengan densitas, yaitu:

Prinsip kerja:

Piknometri menggunakan hukum Archimedes. Jadi hasil coran dihitung pada udara bebas dibanding dengan berat hasil coran dimasukkan dalam air. Selisih berat ini nantinya termasuk ke dalam Apparent density yang selanjutnya digunakan pada true density.

Cacat Coran - Pengecoran Logam

1.       Porositas

Merupakan cacat yang terjadi akibat terperangkapnya gas dalam logam cair pada waktu proses pengecoran. Pada benda cor terdapat lubang-lubang baik pada permukaan maupun pada bagian dalam benda cor tersebut.

Cacat porositas ada 2 macam, yaitu:

a.      Interdendritic Shrinkage

Cacat yang terjadi akibat dari penyusutan pori-pori kecil antara dendrit. Cacat ini sering disebut juga microshrinkage atau shrinkage porosity (penyusutan porositas)

b.      Gas Porosity

Cacat ini biasa terjadi karena kelebihan hidrogen yang tidak dapat dimasukkan dalam struktur logam atau paduan kristal padat sehingga membentuk gelembung yang mungkin terperangkap dalam logam padat dan akhirnya menghasilkan porositas gas.

Penyebab:

·        Gas terbawa dalam logam cair selama pencairan;

·        Gas terserap dalam logam cair dari cetakan;

·        Titik cair terlalu tinggi dan waktu pencairan terlalu lama.

Solusi :

·        Mengontrol jumlah gas yang dihasilkan material pada cetakan pasir;

·        Memberi pasir yang memiliki kadar air rendah dan permeabilitas yang sesuai.

 

    

Gambar          : Interdendritic shrinkage dan porositas

Sumber            : Wright, 2010:349

 

2.       Shift (Pergeseran)

Merupakan cacat yang terjadi akibat dari ketidakcocokan masing-masing bagian dari coran. Biasanya terjadi dibagian pola belahan

Penyebab:

·        Pergeseran titik tengah pola;

·        Pergeseran titik tengah bagian core;

·        Rangka cetak yang kurang tepat;

·        Ukuran dimensi cetakan yang salah.

Solusi :

·        Memperbaiki desain cetakan sesuai dimensi dan ukuran yang tepat;

·        Memberikan pin atau pengunci agar tidak terjadi pergeseran.

Gambar            : Shift

Sumber            : Jain, 1964:311

 

3.       Dirt and Sand Inclusion (Kotoran dan Inklusi Pasir)

Merupakan cacat yang terjadi karena adanya partikel asing atau kotoran yang tertanam pada permukaan coran dan bisa juga karena adanya rontokan pasir yang melekat pada permukaan hasil coran.

Penyebab :

·        Adanya pasir yang terkikis selama penuangan logam cair;

·        Adanya kotoran pada cetakan;

·        Bagian Rongga cetakan kurang bersih.

Solusi :

·        Melakukan penuangan secara perlahan-lahan;

·        Pemberian saringan pada saluran penuangan sehingga kotoran tidak ikut masuk ke dalam cetakan;

·        Melakukan pemeriksaan dan pembersihan dibagian rongga cetakan.

 

Gambar            : Dirt and sand inclusion

Sumber            : Jain, 1964:312

 

4.       Hot Tears (Retak Panas)

Merupakan cacat retakan yang terjadi pada internal atau eksternal atau retak pada permukaan coran yang disebabkan oleh kontraksi setelah logam membeku. Retakan sering terjadi pada bagian fillet dan sudut dari suatu coran.

Penyebab:

·        Retakan akibat tegangan sisa karena adanya perbedaan pembekuan dan waktu penyusutan;

·        Penempatan gate dan riser yang tidak tepat;

·        Adanya temperatur penuangan yang salah.

Solusi:

·        Memperbaiki desain cetakan;

·        Menyeragamkan proses pembekuan;

·        Pemilihan cetakan yang tepat dan material core yang tepat untuk pengecoran;

·        Mengontrol kekerasan cetakan terhadap bahan pasir cetak.

Gambar            : Hot tears

 

5.       Fin (Sirip)

Merupakan cacat yang terjadi akibat penetrasi logam cair pada bagian cetakan kap dan drag. Apabila cetakan tidak tepat maka logam yang dicairkan akan mengisi celah-celah cetakan dan menimbulkan cacat seperti sirip.

Penyebab:

·        Penempatan cetakan kup dan drag yang tidak tepat;

·        Adanya penetrasi logam cair yang berlebihan;

Solusi:

·        Membuat permukaan cetakan yang halus dan rata;

·        Pemasangan kup dan drag harus tepat.

 

Gambar           : Fin

Sumber            : Jain, 1964:314

6.       Shrinkage (Penyusutan)

Merupakan cacat yang terjadi saat pembekuan. Pembekuan yang tidak seragam pada bagian coran menghasilkan perbedaan ketebalan dan luas permukaan yang cukup besar.

Penyebab:

·        Pembekuan yang tidak seragam;

·        Ukuran gating system yang tidak sesuai;

·        Letak riser yang kurang tepat;

·        Adanya temperature penuangan yang salah.

Solusi:

·        Penyeragaman pada saat proses pembekuan;

·        Meletakkan riser atau chill pada agar pembekuannya mengarah ke riser;

·        Gunakan suhu pemanasan 50°C – 100°C diatas suhu titik leburnya logam agar saat penurunan temperatur tidak terjadi penyusutan.

 

Gambar          : Shrinkage

 

7.   Swell  (pembengkakan)

Swell disebabkan karena cacat pada permukaan vertikal yang ditandai dengan adanya pembengkakan pada hasil coran.

 

Penyebab :

·     Erosi pada pasir karena pasir cetak mengalami deformasi akibat tekanan hidrostatik.

·     Pemadatan cetakan pasir yang kurang baik.

Cara pencegahannya :

·     Saat penuangan logam cair harus perlahan dan pada kecepatan konstan.

·     Pemadatan cetakan pasir harus baik.

 

Gambar          Cacat Swell

Sumber : Surdia dan Chijiwa, 2013 : 215

 

8.   Misrun (Pendinginan Cepat)

Misrun terjadi adanya rongga karena tidak cukup pemanasan logam cair, sehingga logam cair mulai membeku sebelum mencapai titik terjauh dari rongga cetakan.

Penyebab :

·     Coran terlalu tipis.

·     Temperatur penuangan terlalu rendah.

·     Laju penuangan terlalu lambat.

Cara pencegahannya :

·     Perencanaan sistem salurannya harus baik.

·    
Temperatur tuang harus cukup tinggi.

Gambar         Cacat Misrun

Sumber : Surdia dan Chijiwa, 2013 : 215

9.   Cacat Rat Tail

Cacat ekor tikus merupakan cacat dibagian luar yang dapat dilihat dengan mata. Bentuk cacat ini mirip seperti ekor tikus, yang diakibatkan dari pasir permukaan cetakan yang mengembang dan logam masuk kepermukaan tersebut.

Penyebab cacat ekor tikus atau kekasaran yang meluas disebabkan oleh :

-       Kecepatan penuangan terlalu lambat

-       Temperatur penuangan terlalu tinggi

-       Ketahanan panas pasir cetak rendah

Cara Pencegahannya :

-       Membuat saluran turun yang tepat dan sesuai bentuk coran

-       Mengecek temperature logam sebelum penuangan, tempertur tuang harus sesuai yang disyaratkan.

-       Melakukan penuangan dengan kecepatan yang cukup dan kontinyu.

Gambar Cacat Rat Tail

 

10.    Penetrasi Logam

Merupakan cacat di mana logam cair menembus dinding-dinding cetakan menyebabkan permukaan coran menjadi kasar.

Penyebabnya adalah :

-       Logam cair memiliki tekanan static dan dinamic yang berlebihan,

-       Pemadatan pasir kurang

Sedangkan cara pencegahan yang dapat dilakukan adalah dengan cara

-       Menggunakan pasir dengan kekuatan yang tinggi

-       Pemadatan pasir harus cukup

-        Memperhitungkan tumbukan aliran logam

Gambar     Cacat Penetrasi Logam

Sumber : Slamet, 2014 : 80

 

11.    Cacat Expansion Scab

Cacat berupa lapisan logam dengan permukaan kasar dibagian atas dan sejajar permukaan 

Penyebab :

-       Energi pemanasan yang besar serta lama terhadap dinding cavity pada saat proses penuangan (mengakibatkan pemuaian pasir dan tegangan permukaan yang besar)

-       menurunnya mampu tarik pasir cetak akibat kondensasi air beberapa mm dari permukaan cavity.

Solusi :

-       Kurangi peanambahan pasir baru (terutama bagi pengguna facing sand) untuk mengurangi efek pemuaian.

-       Tingkatkan kekuatan pasir cetak khususnya kekuatan tarik basah (wet tensile strength) dengan meningkatkan kandungan bentonit aktif (active clay)

Gambar 4.37 Cacat Expansion Scab