Sobat Logam Ceper, tahu tidak apa itu Inokulasi? Inokulasi adalah penambahan unsur Si yang merupakan proses penting dalam produksi pengecoran logam. Di artikel ini kita akan bahas lebih lanjut mengenai proses inokulasi.
Perlu sobat ketahui, tanpa penambahan proses inokulasi, laju pendinginan yang sangat lambat akan menghasilkan pengendapan karbon sebagai grafit, yang menurunkan kualitasnya. Inokulasi juga berfungsi sebagai penyebar grafit pada proses Mg treatment. Semakin rendah jumlah grafit nodul, semakin tinggi kecenderungan besi tuang untuk membentuk perlit, karbida, dan mikroporositas. Inokulasi memungkinkan pendinginan cepat dan mendukung pembentukan pembentukan karbida metastabil, yang diinginkan. Dan terakhir, karena paduan inokulasi kaya akan silikon, ini selanjutnya berkontribusi pada pemadatan besi.
Beberapa manfaat dari inokulasi besi tuang adalah termasuk menangkal efek variasi bahan baku, menghindari pendinginan di bagian tipis pada produk cor.
Si merupakan unsur penting dalam besi cor
Silikon atau Si merupakan unsur wajib dalam besi cor karena berfungsi untuk menyebarkan grafit yang diperoleh dari unsur Carbon (C) dimana kesetimbangan karbon dan silikon akan diukur dengan alat pengecoran logam yang bernama CE Meter atau ( Carbon Equivalent Meter ) dimana kelarutan carbon dan silikon juga akan mempengaruhi laju pendinginan pada besi cor. Besi cor ulet (besi cor nodular) standar mengandung sekitar 1,8%–2,8% silikon , sedangkan besi cor ulet yang dimodifikasi biasanya mengandung 3,5% silikon. Besi tuang silikon tinggi mengandung silikon dalam kisaran 14,20%–14,75%.
Keuntungan penambahan unsur Si pada besi cor adalah sebagai berikut:
- Menambah resistensi terhadap korosi logam.
- Dengan kandungan yang sesuai, unsur Si dapat meningkatkan kekuatan dan juga melunakkan besi cor.
- Menambah kemampuan pengerjaan permesinan
- Meningkatkan fluiditas cairan logam.
- Menyelaraskan grafit pada besi cor sehingga kekuatan produk seragam.
Prinsip kerja dari Si atau silikon adalah menggeser kurva Fe-C (pada diagram Fe-Fe3C) ke sisi kiri sehingga dapat mempromosikan grafit dengan kandungan persen karbon yang rendah.
Adapun dampak dari penambahan siilikon pada besi cor jika tidak dilakukan dengan baik dan tidak sesuai standar adalah sebagai berikut:
- Membuat besi cor rapuh.
- Penambahan kadar silikon terlalu rendah dan terlalu tinggi akan mengurangi fluiditas cairan logam.
- Akan mengakibatkan besi cor sangat keras dan berwarna putih sehingga susah untuk dilakukan pengerjaan lanjutan.
3 Jenis Cacat Karena Proses Inokulasi
Adapun jenis cacat yang dipengaruhi oleh proses inokulasi yang tidak dilakukan dengan benar adalah sebagai berikut:
1. Slag atau terak
Slag inclusion atau terak yang terbawa masuk ke dalam benda cor merupakan cacat yang disebabkan oleh material paduan besi cor. Terbentuknya slag tergantung dari unsur apa yang ditambahkan saat inokulasi dan temperatur logam cair yang akan dimasukan unsur paduan tersebut.
2. Shrinkage atau penyusutan
Pertumbuhan grafit pada besi cor akan mengakibatkan pemuaian yang mengakibatkan cairan logam membutuhkan feeder atau riser yang yang lebih besar untuk menyuplai cairan.
3. Metal penetration ( penetrasi logam )
Pemuaian cairan logam yang diakibatkan oleh pembentukan grafit yang disebar oleh proses inokulasi akan mengakibatkan penetrasi logam dan menabrak dinding cetakan terutama cetakan greensand (pasir basah) yang memiliki kekuatan pemadatan kurang, sehingga menyebabkan cairan logam menembus dinding cetakan namun tidak sampai bocor keluar cetakan.
Efisiensi Inokulasi
Unsur-unsur seperti Ba, Ca dan Sr, yang biasanya dimasukkan ke dalam bak ferrosilicon (FeSi), merupakan inokulan terpenting dari besi tuang. Ferrosilikon yang mengandung unsur-unsur ini diperlakukan sebagai inokulan kompleks. Proses inokulasi tidak memiliki efek permanen. Efisiensi inokulan akan mulai memudar segera setelah inokulan ditambahkan. Dalam besi ulet atau FCD, setiap inti grafit menimbulkan nodul grafit tunggal.
Inti ini membutuhkan energi permukaan yang tinggi untuk menarik atom karbon. Saat proses pemadatan berlanjut, cangkang austenit berinti langsung pada nodul grafit dan transformasi eutektik dimulai. Karena partikel kecil memiliki energi permukaan yang tinggi, lelehan dibanjiri dengan partikel berukuran sesuai setelah inokulasi awal. Seiring waktu pendinginan, partikel-partikel ini menyatu dan tumbuh, mengurangi energi permukaan dan potensi nukleasinya. peristiwa Ini juga disebut juga sebagai inokulasi memudar (fade inoculant). Saat proses ini mulai terjadi, jumlah nodul yang terbentuk berkurang dan kecenderungan untuk menghasilkan dingin dan menyebabkan tidak seragamnya grafit. Oleh karena itu, ketika menginokulasi besi tuang ulet, inokulan harus ditambahkan setelah gejolak magnesium (proses Mg treatment) mereda.
Proses Inokulasi Besi Cor
Ada beberapa tahap proses inokulasi saat memproduksi besi tuang. Namun, waktu yang paling efektif adalah sebelum atau selama penuangan. Bergantung pada jenis unsur yang ditambahkan dan kondisi di mana besi tuang didinginkan, inokulasi kadang-kadang terjadi di tungku atau di ladel transfer juga. Nukleus yang lebih stabil, akan menghasilkan jumlah grafit nodul yang lebih seragam dalam proses pengecoran besi. Oleh karena itu, perlu dipilih material yang memiliki potensi nukleasi derajat tinggi.
Inokulasi yang dilakukan dengan benar akan memiliki beberapa keuntungan yaitu:
- Membuat besi cor ulet bebas dari karbida
- Mempermudah proses perlakuan panas.
- Penyebaran grafit lebih homogen atau seragam.
Ada empat langkah utama dalam proses inokulasi besi cor:
1. Preconditioning
Pada proses inokulasi ini, inokulan ditambahkan ke permukaan yang bersih setelah dituang dari tungku peleburan dan sebelum proses Mg treatment.
2. Pra-inokulasi
Di mana ferrosilikon tingkat inokulasi ditambahkan baik ke aliran besi yang mengisi Mg treatment, atau sebagai bagian dari paduan besi cor.
3. Inokulasi sendok (ladel)
Pada langkah ini, inokulan ditambahkan selama pouring atau penuangan cairan logam dari ladel ke cetakan. Jika logam dipindahkan ke cetakan melalui tungku tuang, pemilihan inokulan dan jumlah yang ditambahkan harus ditentukan secara eksperimental untuk menghindari penumpukan di area tungku.
4. Inokulasi terlambat
Adalah proses yang sangat mahal dari segi biaya. Namun ini adalah langkah paling efektif dalam seri inokulasi. Inokulasi yang terlambat mengurangi efek pemudaran inokulan serta oksidasi Mg treatment. Dalam proses ini, inokulan ditambahkan ke aliran besi secara langsung selama penuangan. Dalam kebanyakan kasus alat inokulasi aliran penuangan digunakan, yang memungkinkan penambahan inokulan secara kuantitatif seragam ke aliran penuangan selama seluruh proses pengecoran.
Inokulasi pengecoran besi cor dapat ditentukan oleh prosesnya juga. Jenis inokulasi meliputi inokulasi sendok, inokulasi uap tuang, inokulasi kawat dan inokulasi cetakan.
Kesimpulan
Proses inokulasi merupakan proses penambahan unsur FeSi yang dominan Silikon berfungsi mempromosikan grafit pada pembuatan besi cor, baik besi cor kelabu atau besi cor nodular. inokulasi adalah praktik penting yang digunakan oleh produsen besi cor ulet (nodular) dan besi cor abu-abu di seluruh dunia, termasuk di Indonesia. Inokulasi terlambat adalah cara paling ideal untuk memperbaiki struktur paduan biaya dan menambah sifat mekaniknya.
Sedangkan jika penggunaan silikon (Si) tidak sesuai standar akan memberi dampak yang buruk bagi cairan logam dan produk cor.
Penulis:
Alfina Indah Rahmawati
Referensi:
sciencedirect – Inoculation of grey cast iron / 2000
BACA JUGA:
Leave a Reply