Penutup Lubang got

Latar Belakang

Bawah permukaan kota besar dipenuhi dengan utilitas bawah permukaan:selokan, saluran pembuangan, terowongan uap, dan koridor utilitas. Cara akses, yang disebut lubang got digali ke saluran bawah permukaan ini secara berkala untuk memungkinkan pekerja pemeliharaan mencapainya. Lubang got diperlukan agar orang dapat membersihkan, memeriksa, atau memperbaiki utilitas bawah permukaan. Lubang got bisa sangat dangkal atau sedalam 70 lantai di terowongan pasokan air ketiga di Kota New York. Penutup lubang got adalah pelat besi bundar yang ditenggelamkan ke jalan-jalan dan trotoar yang mencegah orang yang lewat jatuh ke lubang got.

Penutup lubang got harus berdiameter minimal 22 inci (56 cm), tetapi bisa berdiameter hingga 60 inci (1,5 m). Rata-rata penutup memiliki berat antara 250 dan 300 lb (113-136 kg). Penting agar penutup lubang got harus berat karena saluran pembuangan dapat menghasilkan gas metana yang dapat mendorong penutup ringan keluar dari jalan, membiarkan gas berbahaya ke jalan.

Sejarah

Begitu orang mulai tinggal di kota, masalah apa yang harus dilakukan dengan kotoran manusia menjadi masalah. Kota-kota pertama dibangun di sepanjang sungai besar yang berfungsi sebagai saluran pembuangan terbuka. Ini hampir tidak memuaskan karena wabah berkala yang dihasilkan dari terlalu banyak kotoran manusia yang berhubungan dekat dengan manusia. Insinyur sipil Romawi memecahkan masalah ini dengan penemuan saluran pembuangan bawah tanah. Saluran pembuangan Romawi, digali dengan tangan dan dilapisi dengan batu bata, mengumpulkan limbah kota dan menyimpannya jauh di hilir. Bangsa Romawi membangun jalan akses ke saluran pembuangan ini untuk memungkinkan pembersihan berkala. Penutup lubang got dari batu yang menutupi jalan akses ini masih dapat dilihat di Kota Romawi kuno Jerash di Yordania.

Akan cukup lama sampai peradaban modern naik ke tingkat Romawi. Konstruksi dimulai pada sistem saluran pembuangan Chicago pada tahun 1856. Kota New York hanya memiliki saluran saluran pembuangan sepanjang 200 mil (320 km) pada tahun 1870, dibandingkan dengan 6.200 mil (10.000 km) saat ini. Lubang got pertama dengan penutup mungkin dibangun pada awal abad kesembilan belas, bukan untuk saluran pembuangan tetapi untuk pipa air atau gas kota. Tak satu pun dari penutup lubang got ini diketahui bertahan hingga saat ini.

Bahan Baku

Penutup lubang got terbuat dari besi cor. Besi tuang berarti besi dilebur dan kemudian dituang, atau dicor, ke dalam cetakan. Penutup lubang got biasanya dicor menggunakan besi cor kelabu. Besi tuang ulet, karena kekuatannya yang lebih besar, digunakan untuk penutup lubang got khusus, seperti yang dapat ditemukan di dekat terminal pesawat. Besi cor kelabu terdiri dari unsur besi dan unsur paduan karbon dan silikon. Bahan paduan, terutama karbon, memberikan kekuatan dan daya tahan pada besi tuang. Besi cor ulet diproduksi dengan menambahkan mangan ke besi cair. Mangan menyebabkan karbon dalam besi untuk membentuk nodul bukannya serpihan, memberikan besi cor ulet kekuatan yang lebih besar dan kelenturan.

Selain besi, bahan baku lain yang diperlukan untuk membuat penutup lubang got adalah pasir hijau, yaitu pasir yang diikat dengan tanah liat. Pasir hijau digunakan untuk menghasilkan cetakan di mana besi cair dituangkan. Campuran pasir terdiri dari sekitar 90% pasir silika, 4-10% tanah liat, 2-10% organik (misalnya, batu bara), dan 2-5% air. Pasirnya tidak berwarna hijau. Hijau mengacu pada fakta bahwa dibiarkan tetap basah selama proses pengecoran.

Desain

Setiap penutup lubang got, dari yang paling sederhana hingga yang paling berornamen, pertama-tama dimodelkan dengan kayu atau aluminium. Model ini digunakan untuk membuat cetakan di mana besi tuang cair akan dituangkan. Desain yang telah dibuat untuk permukaan lubang got sangat beragam seperti pengrajin terampil yang membuatnya. Semua penutup lubang got berbentuk bulat karena benda bulat tidak dapat dijatuhkan ke dalam lubang bundar dengan diameter yang sama. Ini penting karena berat lubang got dapat dengan mudah membunuh pekerja yang berdiri di bawahnya. Penutup lubang got bundar juga lebih mudah dipindahkan di permukaan karena dapat digulung. Ada penutup kotak utilitas persegi panjang, tetapi tidak dipasang di atas lubang got.

Manufaktur
Proses

Semua coran, termasuk penutup lubang got, dibuat di pabrik besar yang disebut pengecoran. Baja bekas masuk ke dalam pengecoran, dilebur dan dicampur, dan keluar sebagai pengecoran besi. Besi cor ada di mana-mana. Sebuah rumah khas di Amerika Serikat berisi sekitar 2.000 lb (900 kg) coran besi, sebagian besar sebagai pipa dan alat kelengkapan pipa, tetapi juga di tungku dan AC. Proses pengecoran terdiri dari lima langkah, pembuatan pola, persiapan cetakan, peleburan/penuangan, dan pendinginan dan finishing.

Pembuatan pola

• 1 Pola lubang got diukir dari kayu atau dibuat dari aluminium. Model aluminium digunakan untuk produksi besar karena daya tahannya yang lebih besar. Pola dirancang agar sedikit lebih besar dari penutup lubang got yang sudah jadi untuk memungkinkan penyusutan saat coran mendingin. Dua pola, satu untuk bagian atas penutup dan yang lainnya untuk bagian bawah, diperlukan untuk setiap lubang got. Bagian atas pola biasanya dilengkapi dengan desain dekoratif, meskipun desain biasanya terbatas pada wafel dasar, anyaman keranjang, atau pola lingkaran konsentris di zaman modern. Sebelum 1950, polanya bisa apa saja, mulai dari bintang jatuh hingga cakrawala kota. Setengah bagian bawah cetakan mungkin saja datar, atau dapat dirancang dalam pola jaring laba-laba tiga dimensi untuk memberikan kekuatan yang jauh lebih besar tanpa menambah berat penutup ke tingkat yang akan membuat pemindahan penutup menjadi tidak praktis.

Persiapan cetakan

• 2 Cetakan pasir dibuat dengan menempatkan dua bagian model lubang got ke dalam kotak yang disebut termos sehingga model membentuk dasar kotak. Labu atas dikenal sebagai cope sedangkan labu bawah dikenal sebagai drag. Pasir hijau dikemas rapat ke dalam labu untuk membuat dua cetakan. Cetakan atas berisi lubang (dikenal sebagai penambah atau sprues), di mana besi cair akan dituangkan, dan ventilasi yang memungkinkan gas keluar dari cetakan. Untuk penutup lubang got, riser dan ventilasi ini dapat dibuat hanya dengan menempatkan sepotong kayu secara vertikal ke dalam labu dan mengeluarkannya setelah pasir dimasukkan ke dalam labu. Riser biasanya tidak mengarah langsung ke cetakan. Riser terhubung ke runner, saluran horizontal di "garis perpisahan" (bidang tempat dua bagian cetakan bergabung). Menggunakan runner memungkinkan logam cair dimasukkan ke dalam cetakan di lebih dari satu lokasi yang membantu mencegah terbentuknya rongga pada pengecoran akhir.
• 3 Setelah pola dihilangkan, bagian bawah labu kemudian menjadi gambar berongga dari bagian atas dan bawah penutup lubang got. Bagian bawah dan atas cetakan kemudian dirangkai dalam "drag flask", bingkai logam besar.
• 4 Beberapa coran dibuat dengan pasir yang diikat dengan resin kimia yang bersifat termoset, yang artinya harus dipanaskan agar menjadi tetap. Proses ini memiliki beberapa keuntungan karena cetakan dapat dibuat dengan sangat cepat dan membutuhkan lebih sedikit tenaga kerja. Jenis cetakan ini ideal untuk otomatisasi ketika sejumlah besar pengecoran harus dibuat. Namun, penutup lubang got biasanya tidak diproduksi dalam jumlah yang memungkinkan otomatisasi.

Mencair/menuangkan

• 5 Tungku kubah, busur listrik, reverberatory, induksi, dan krusibel biasanya digunakan untuk melelehkan baja bekas yang digunakan sebagian besar pengecoran untuk memproduksi besi tuang. Itu Pembuatan penutup lubang got menggunakan cetakan pasir. baja bekas ditempatkan ke dalam tungku dan dilebur pada suhu sekitar 2.700 ° F (1.500 ° C).
• 6 Setiap logam paduan dan fluks yang diperlukan kemudian ditambahkan ke besi cair. Tujuan dari fluks adalah untuk mengikat dengan kotoran apapun menciptakan produk limbah yang disebut "terak." Karena terak lebih ringan dari besi, terak mengapung ke atas besi cair dan dapat dihilangkan.
• 7 Besi cair dikumpulkan ke dalam sendok logam besar. Bekerja dari jarak jauh untuk menghindari percikan besi cair, pekerja pengecoran memiringkan sendok sehingga besi dituangkan ke dalam cetakan pasir melalui riser (atau sariawan). Riser dirancang untuk menahan besi cair ekstra. Saat casting mendingin dan menyusut, kelebihan logam mengisi cetakan. Karena suhu besi cair jauh lebih tinggi daripada suhu penyalaan otomatis bahan organik di pasir hijau, bahan organik terbakar dan menggunakan semua oksigen yang ada dalam cetakan. Ini mencegah oksidasi penutup lubang got. Pekerja pengecoran memperhatikan produk buangan yang keluar dari cetakan untuk memastikan gas tidak terperangkap dalam cetakan di mana mereka dapat menyebabkan gelembung dalam pengecoran.

Mendinginkan

• 8 Diperlukan waktu sekitar satu setengah jam agar logam cukup dingin sehingga dapat dikeluarkan dari cetakan. Pendinginan penuh membutuhkan waktu sekitar satu hari.
• 9 Dalam pengecoran besar, pengecoran dan cetakan yang didinginkan ditempatkan pada parutan getar dan dikocok sampai semua pasirnya terlepas. Dalam pengecoran kecil, proses yang sama dapat dilakukan oleh seorang pekerja dengan sikat kawat.
• 10 Menangani pasir bekas dari cetakan w dapat menjadi masalah besar bagi personel pengecoran karena pasir dalam jumlah besar dapat dihasilkan selama proses pengecoran. Setelah setiap penggunaan, pasir disortir dalam siklon untuk menghilangkan semua yang terlalu halus untuk digunakan kembali dan untuk menyaring semua terak logam yang mungkin ada.

Menyelesaikan

• 11 Sementara finishing bisa menjadi bagian besar dari proses casting untuk casting yang rumit, penutup lubang got tidak memerlukan banyak finishing. Untuk sebagian besar, semua yang diperlukan adalah menghapus runner, gerbang, dan riser (saluran tempat besi cair dituangkan menjadi stalagmit kecil pada penutup lubang got yang sudah jadi), meledakkan permukaannya, dan kemudian mengerjakan permukaan bantalan untuk pastikan bahwa penutup akan terbentang rata di bingkainya.

Kontrol Kualitas

Besi tuang biasanya dibuat dengan besi tuang. Karena bahan baku tidak dikontrol, rumah pengecoran harus menganalisis logam cair dengan hati-hati sebelum digunakan untuk memastikan bahwa logam tersebut mengandung persentase besi, karbon, dan logam paduan yang tepat. Setelah pengecoran, kekuatan dan keuletan dari besi tuang harus diuji untuk memastikan bahwa penutup lubang got yang terbuat dari besi akan bekerja seperti yang dirancang. Kekuatan dan keuletan dinilai dengan mengecor benda uji batang dari logam yang sama yang digunakan untuk membuat penutup lubang got. Batang ditempatkan ke dalam tensiometer yang menarik ujungnya sampai putus atau memanjang melewati batas elastisnya—batas elastis adalah titik di mana batang dapat ditarik dan masih kembali ke bentuk semula jika tegangan dilepaskan. Besi cor ulet biasanya dapat menahan antara 2% dan 10% perpanjangan sebelum akan pecah. Besi cor kelabu rapuh, dan karenanya akan pecah sebelum memanjang secara signifikan. Insinyur yang merancang produk yang dibuat dengan besi cor kelabu harus selalu ingat bahwa karena produk rapuh, ia akan pecah tanpa memberikan peringatan apa pun jika kelebihan beban. Karena hal ini dapat menyebabkan bencana, komponen besi cor biasanya memiliki faktor keamanan yang jauh lebih tinggi daripada komponen besi ulet.

Produk Sampingan/Limbah

Emisi gas, seperti karbon monoksida, hidrogen sulfida, sulfur dioksida, dinitrogen oksida, dan benzena dihasilkan ketika besi cair bersentuhan dengan pasir hijau. Dahulu, timbal sering digunakan sebagai bahan pengikat pada beberapa jenis cetakan. Penimbunan cetakan bekas ini menimbulkan masalah pencemaran logam berat. Pengecoran terikat resin menghasilkan senyawa organik yang mudah menguap ketika dipanggang untuk mengaturnya.

Sebagian besar pasir di pasir hijau dapat didaur ulang dalam coran baru. Namun, persentase tertentu dari pasir menjadi terlalu halus selama operasi pengecoran dan harus dibuang.

Masa Depan

Tidak mungkin proses produksi penutup lubang got akan banyak berubah di masa depan. Juga tidak mungkin bahwa bahan alternatif akan digunakan untuk memproduksi penutup lubang got karena besi cor sangat ekonomis. Prospek menarik untuk penutup lubang got melibatkan desain berbantuan komputer dan manufaktur berbantuan komputer (CAD-CAM). Dengan CAD-CAM, perancang penutup lubang got dapat menghasilkan pola rumit yang dapat dipotong dari cetakan plastik dengan mesin otomatis. Tidak perlu bagi pengrajin yang dibayar tinggi untuk menghabiskan berhari-hari atau berminggu-minggu menciptakan model yang sangat rumit untuk penutup lubang got khusus. Setelah desain siap, model dapat dipotong hanya dalam beberapa menit. Zaman keemasan desain penutup lubang got mungkin sudah dekat. Alih-alih lingkaran utilitarian yang membosankan, penutup lubang got dapat sekali lagi menambahkan sentuhan seni ke jalan-jalan kota dan trotoar.

Tempat Belajar Lebih Lanjut

Buku

Baumeister, Theodore, dkk. Buku Pegangan Standar Marks untuk Insinyur Mekanik. edisi ke-8 Perusahaan Buku McGraw Hill, 1979.

Davis, J.R., ed. Buku Pegangan Khusus ASM, Besi Cor. ASM Internasional, 1996.

Melnik, Mimi. Penutup lubang got. Cambridge:The MIT Press, 1994.

Samokhin, V.S., ed. Buku Pegangan Desain Sistem Air Limbah. New York:Allerton Press, Inc., 1986.

Lainnya

Halaman Web Perusahaan Besi Arsitektur. 28 September 2001. .

Selokan Dunia Bersatu. 28 September 2001. .

Jeff Hujan