kecepatan pendingin

Waktu Cor

Waktu cor secara teoritis adalah waktu pendinginan yang diperlukan mulai dari suhu cor sampai dengan suhu liquidus dari material yang bersangkutan. Waktu cor ini juga didefinisikan secara praktis sebagai waktu yang diperlukan untuk mengisi rongga cetak sampai penuh. Waktu cor yang digunakan dalam hal praktis harus dibawah waktu cor teoritis, karena penuangan harus selesai sebelum pengkristalan dimulai pada suhu liquidus. Kejadian inilah yang menjadi dasar perhitungan waktu cor.

Waktu cor untuk benda yang tipis lebih singkat daripada untuk benda yang tebal, karena pendinginan lebih cepat. Waktu cor untuk benda yang besar akan lebih panjang daripada untuk benda yang kecil dan ringan.

Pada prakteknya penentuan waktu cor banyak diambil dari berat coran. Tapi dasar pemikiran dari berat coran saja tentunya tidak akan mendapatkan perhitungan waktu cor yang akurat. Dua benda cor dengan berat yang sama dan ketebalan dinding rata-rata yang berbeda akan mempunyai kecepatan pendinginan yang berbeda, contohnya rumah silinder bersirip dan balok atau kubus pejal. Rumah silinder akan mempunyai waktu cor yang lebih singkat karena mempunyai ketebalan dinding rata-rata yang lebih tipis.

Rumus perhitungan waktu cor yang dapat dipakai dalam segala situasi tidak ada. Berikut ini adalah beberapa rumus yang bisa dipergunakan untuk kasus-kasus tertentu.

Untuk besi cor (menurut Czikel)

t_p = 2 . w – 3                           untuk cetakan basah

t_p = 2,5 . w – 3                        untuk cetakan kering

dimana:

t           = waktu cor (detik)

w         = ketebalan terkecil (mm)

Nielsen berpendapat, bahwa ketebalan dinding saja belum mencukupi untuk menentukan waktu cor. Pengaruh berat coran terhadap hal ini juga sangat besar, mengingat besarnya enerji panas yang dikeluarkan oleh coran dan yang diserap oleh pasir cetak sangat mempengaruhi derajat penurunan suhu.

Untuk benda cor dengan berat sampai 1000 kg (menurut Nielsen)

t_p = 0,32 . w . G^0,4

Dimana:

tp = waktu cor [detik]

w = ketebalan dinding dominan [mm]

G = berat coran total [kg]

Rumus lain yang pada prinsipnya hanya mengacu kepada berat benda cor.



Dimana:

t_p = waktu cor [detik]

G = berat benda cor [kg]

Rumus-rumus di atas hanya berlaku untuk benda cor sampai dengan 1000 kg. Untuk benda cor dengan berat lebih dari 1000 kg dapat digunakan rumus menurut Wlodawer:

Dimana:

k = konstanta

k = 5,8 untuk bentuk sederhana

k = 2,5 untuk bentuk normal

k = 1,4 untuk bentuk rumit/dinding tipis

G = berat total coran [kg]

Saluran Masuk

Saluran masuk dihitung paling awal, karena saluran masuk mempunyai luas penampang yang paling kecil dari bagian-bagian lain sistem saluran (efek pengereman aliran).

Saluran masuk biasanya ditempatkan pada permukaan pisah cetakan. Melalui saluran masuk dengan penampang A mengalir cairan logam dengan volume V dan kecepatan alir v, menurut hukum Torricelli:

Dimana:

G   = Berat Benda cor (kg)

ρ   = masa jenis logam (kg/dm³)

t    = waktu cor (detik)

g   = 981 cm/det²

h   = tinggi hidrolis (cm)

A_sm = luas penampang saluran masuk (cm²)

n   =jumlah saluran masuk

Dengan penyesuaian satuan:

Pengaruh gesekan terhadap aliran

Aliran logam cair bisa terhambat karena kekasaran permukaan cetakan, banyaknya belokan sistem saluran dan tajamnya belokan tersebut. Semakin kasar permukaan cetakan, semakin tajam dan banyak belokan akan semakin menghambat kemampuan alir. Hambatan tersebut dinamakan faktor hambatan alir ξ .

Nilai faktor kerugian tersebut adalah 0 < ξ < 1.

Besar hambatan alir tergantung dari bentuk benda cor:

Bentuk sederhana       ξ = 0,8

Bentuk agak sulit        ξ = 0,7

Bentuk sulit                 ξ = 0,6

Bentuk sangat sulit     ξ = 0,4

Dengan memperhatikan faktor hambatan alir maka rumus luas saluran masuk menjadi

Tinggi penuangan h

Kecepatan alir v sangat tergantung dari tinggi hidrolis cairan. Untuk pengecoran sistem terjun, ketinggian hidrolis sama dengan tinggi antara permukaan cairan di cawan cor dengan permukaan tertinggi benda cor. Untuk pengecoran sistem naik atau datar, tinggi hidrolis masih dipengaruhi oleh besarnya tekanan ke atas dari cairan yang mengalir ke rongga cetak. Tinggi hidrolis semakin kecil dengan bertambah tingginya permukaan cairan dalam rongga cetak.

Perbandingan Sistem Saluran

Saluran pembagi/terak harus mempunyai penampang yang paling besar, sehingga kecepatan alir cairan menurun saat cairan mamasuki saluran pembagi. Pada saat kecepatan alir turun, terak yang mempunyai massa jenis yang lebih kecil dari cairan akan mempunyai kesempatan untuk memisahkan diri dan naik ke permukaan cairan. Oleh sebab itu saluran pembagi juga berfungsi sebagai saluran terak.

Untuk benda cor yang normal berlaku:

A_turun : A_terak : A_masuk = 1 : K : 1

Dimana:

Untuk saluran masuk dengan jumlah lebih dari 4 dipergunakan harga K = 2.

Perbandingan lain yang digunakan dalam praktek adalah:

4 : 3 : 2 untuk FC/FCD dengan berat coran di atas 4000 kg

4 : 8 : 3 untuk FC/FCD dengan berat coran normal.