Post on 11-Nov-2015
description
LABORATORIUM METALURGI PROSES
DEPARTEMEN METALURGI DAN
MATERIAL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS INDONESIA
LAPORAN AWAL PRAKTIKUM PASIR CETAK
NPM/ KELOMPOK : 1206226955 / KELOMPOK 17
TANGGAL DIKUMPULKAN : 20 APRIL 2015
TANGGAL DITERIMA : 20 APRIL 2015
KETERANGAN :
I. Tujuan Praktikum
Setelah melakukan praktikum pengolahan pasir cetak ini,
mahasiswa diharapkan dapat mengetahui sifat-sifat pasir cetak
dan hubungannya antara sifat-sifat pasir cetak dengan proses
penuangan yang meliputi:
1. Distribusi besar butir pasir.
2. Kadar air atau kadar aditif dalam pasir cetak.
3. Hubungan antara permeabilitas, kekuatan geser,
dan kekuatan tekan terhadap kadar air serta bahan
aditif dalam pasir cetak.
4. Mampu bentuk (flowability) dari pasir cetak.
5. Perbedaan karakteristik antara pasir basah (green
sand), pasir kering (dry sand), dan pasir kering tanpa
dengan pemanasan (holding sand).
II. Dasar Teori
Gambar 1. Aliran Logam dan Pasir
Saat ini pasir cetak masih banyak dipakai pada industri-industri
pengecoran. Hal ini dikarenakan pasir cetak memiliki beberapa
keunggulan, antara lain:
1. Mudah didapat dan murah (sebagai faktor ekonomis).
2. Dapat digunakan kembali (dengan catatan harus diganti
dengan pasir baru sebanding 20%).
3. Mempunyai kekuatan yang cukup tinggi
4. Dapat digunakan untuk penuangan benda-benda besar diatas
50 kg
5. Memiliki refraktori dan ketahanan kimia yang baik
Gambar 2. Interface antara cairan logam dengan cetakan logam dan
cetakan pasir
Pada Gambar 1.2, menunjukkan perbedaan interface antara
cairan logam pada cetakan logam dan interface cairan logam
pada cetakan pasir. Diketahui bahwa penggunaan cetakan pasir
memiliki keuntungan dalam kontrol laju pendinginan bila
dibandingkan dengan penggunaan cetakan logam konvensional
yang cenderung lebih cepat dan dapat menimbulkan beberapa
kerugian pada produk hasil pengecorannya. Kemudian bila
dilihat dari segi biaya, diketahui bahwa penggunaan pasir cetak
akan membutuhkan modal awal (untuk die maupun
perlengkapan penyokong) dan tenaga kerja yang lebih sedikit.
perlengkapan penyokong) dan tenaga kerja yang lebih sedikit.
Walaupun kapasitas produksinya lebih kecil namun,
penggunaan metode sand casting amat cocok untuk industri
manufaktur kecil.Karena keunggulan-keunggulan tersebut maka
pasir lebih banyak digunakan untuk membuat cetakan
dibandingkan dengan bahan lainnya. Data pada tahun 1991, di
Michigan A.S, kurang lebih 1.000.000 ton pasir digunakan (dan
direklamasi secara berulang) untuk menghasilkan produk logam
dengan berat yang kurang lebih sama yaitu 1.000.000 ton
(Rundman, Karl, B., Metal Casting, Dept. of Material Science
and Engineering Michigan Tech. Univ.). Hal ini dapat dilihat
pada Tabel 1.1 yang berisi perbandingan beberapa jenis cetakan
logam beserta dengan biaya produksinya.
Tabel 1. Berbagai Jenis Cetakan
Sifat-sifat Cetakan
Terdapat beebrapa sifat yang diharapkan dimiliki oleh cetakan
pasir yang akan dibuat. Sifat-sifat tersebut adalah sebagai
berikut:
1. Kuat Mampu menahan tekanan dan berat logam cair yang akan
dituang ke cetakan dan tidak mudah ambruk bila dipindahkan.
2. Permeabilitas yang baik. Cetakan harus mudah melewatkan gas dari dalam cetakan
maupun gas-gas yang terlarut dalam logam cair, sehingga cacat-
cacat tuangan akibat gas dapat dikurangi/dihindari.
3. Flowability yang baik.
Pasir mampu mengisi ruangan-ruangan dan cetakan dengan baik.
4. Mempunyai distribusi pasir yang cocok. Berhubungan dengan ukuran dan distribusi butir dalam
membentuk cetakan, bertujuan untuk mendapatkan permeabilitas
yang diinginkan dan sifat permukaan yang baik (akurasi dimensi
tinggi dan permukaannya halus).
5. Sifat adhesive yang baik. Cetakan tidak mudah ambruk/terlepas dari dinding kup dan drag
sebelum proses penuangan atau dapat juga disebut sebagai sifat
pasir untuk melekat pada cetakan.
6. Sifat kohesive Dengan adanya sifat kohesif diharapkan kekuatan mekanis pasir
cetak semakin baik. Kekuatan mekanis yang berhubungan
dengan sifat ini antara lain :
Kekuatan basah, karena adanya kandungan air.
Kekuatan kering, kekuatan tanpa kandungan air
Kekuatan panas, kekuatan menahan ekspansi panas logam cair
Kekuatan kimia, tidak mudah bereaksi dengan logam cair.
Kekuatan terhadap temperatur tinggi.
7. Sifat collapsibility Collapsibility merupakan sifat mampu ambruk/dapat
dihancurkan dari cetakan (terutama untuk pasir inti).
Diperlukan agar pasir mudah direklamasi dan dapat digunakan
kembali.
8. Koefisien muai yang rendah Cetakan pasir harus mempunyai koefisien muai yang rendah,
bertujuan agar tidak terjadi pemuaian yang berlebih ketika
penuangan logam cair.
Bentuk Dan Distribusi Pasir
Bentuk butir pasir akan mempengaruhi flowability,
permeabilitas dan sifat mekanis dari pasir dan cetakannya.
Pasir berdasarkan bentuknya, digolongkan menjadi :
1. Butir pasir bulat (Round), bentuk ini memiliki sifat mekanis
yang baik.
2. Butir pasir sebagian bersudut (Sub Angular)
3. Butir pasir bersudut (Angular)
4. Butir pasir kristal/tidak beraturan (Irreguler), mudah pecah.
Gambar 3. Berbagai Jenis Bentuk Pasir Cetak
Tidak ada aturan mengenai distribusi pasir ideal yang
terbaik dan cocok bagi semua aplikasi. Distribusi pasir yang
dianggap baik berbeda-beda tergantung pada penggunaan
cetakan pasir itu sendiri. Hal ini dikarenakan distribusi dan
ukuran butir pasir memainkan peran yang amat penting dalam
menentukan sifat kekuatan, kehalusan permukaan, dan
permeabilitas dari cetakan pasir. Tata Surdia dalam bukunya
Teknologi Pengecoran Logam, menjelaskan bahwa bentuk
distribusi pasir yang mendekati ideal adalah ketika 2/3 dari
keseluruhan jumlah pasir yang digunakan berada pada tiga (3)
nomor sleeve yang berurutan. Referensi mengenai bentuk dan
distribusi pasir tersedia pada literatur AFS Sand And Core
Testing Handbook.
Gambar 4. Distribusi Ukuran Pasir
III. Alat dan Bahan
Bahan Pasir Cetak:
1. Pasir
- Silika (SiO2), digunakan di hampir seluruh pengecoran logam
dengan pasir cetak
- Zirkon (ZrO2), umumnya digunakan sebagai facing-sand atau
campuran dengan silika pada pengecoran baja.
-Chromit (FeO.Cr2O3), umumnya digunakan sebagai facing-
sand atau campuran dengan silika pada pengecoran baja.
2. Binder, yang umum digunakan adalah bentonit, tanah
lempung, dan resin yang mampu meningkatkan plastisitas bila
bertemu air. Adapun contoh lainnya adalah asam furan yang
biasa digunakan pada skala industri yang akan membuat pasir
terikat sangat baik sehingga tidak perlu dilakukan ramming
3. Air
4. Aditif - Meningkatkan kehalusan permukaan coran : Coal-dust, Debu
arang
- Meredam tegangan akibat pemuaian & meningkatkan
permeabilitas : Serbuk gergaji, Tepung
- Meningkatkan Ketahanan panas : Zircon, Chromite
- Meningkatkan collapsibility : Molases (gula tetes) , Tepung,
Srbuk gergaji
- Coating (meningkatkan kehalusan permukaan coran) : alumina
& grafit
Bahan pasir cetak yang umum digunakan adalah pasir silica.
Namun, penggunaan bahan refraktori murah lainnya seperti
chromite, olivine dan pasir karbon (kokas petroleum) juga sering
digunakan untuk proses pengecoran spesial. Sementara bahan
aditif lainnya seperti cereal atau tepung jagung yang digunakan
untuk meningkatkan fluiditas dan kolapsibilitas dari pasir cetak
juga umum digunakan bersamaan dengan bahan aditif lainnya,
yaitu serbuk arang (coal) untuk meningkatkan kehalusan
permukaan pasir cetak (Heine, Loper dan Rosenthal, Principles
of Metal Casting, 1976). Kemudian zat yang berfungsi sebagai
pengikat adalah bentonit, yang bila terkena air akan meningkat
plastisitasnya dan mampu mengikat antara butir yang satu
dengan yang lain. Terdapat suatu pengaruh yang dihasilkan oleh
banyaknya kadar air yang digunakan terhadap kekuatan pasir
cetak. Pada Gambar5, dapat dilihat hubungan antara kedua zat
tersebut:
Gambar 5. Pengaruh Kadar Air terhadap Kekuatan Pasir Cetak
Hal yang patut diperhatikan mengenai komposisi bentonit yang
digunakan berdasarkan gambar di atas adalah:
1. Bila kadar bentonit semakin tinggi maka permeabilitas akan
makin turun. Kekuatan tekan kering makin naik dan kekuatan
tekan basah naik.
2. Bila kadar air semakin tinggi maka permeabilitas naik
kekuatan tekan basah optimum pada kadar air 2,1 % kekuatan
tekan kering akan naik
LABORATORIUM METALURGI PROSES
DEPARTEMEN METALURGI DAN
MATERIAL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS INDONESIA
LAPORAN AWAL PRAKTIKUM PASIR CETAK
NPM/ KELOMPOK : 1206226955 / KELOMPOK 17
TANGGAL DIKUMPULKAN : 20 APRIL 2015
TANGGAL DITERIMA : 20 APRIL 2015
KETERANGAN :
Kadar air memiliki pengaruh yang kompleks pada sifat yang
dimiliki pasir cetak. Selain mempengaruhi sifat plastisitas dari
bentonit, kadar air juga akan mempengaruhi nilai permeabilitas
dan densitas cetakan pasir.
IV. Flowchart Prosedur Percobaan
1. Pengujian Distribusi Pasir
2. Pengujian Kadar Air
3. Pengajuan Flowability
4. Pengujian Permeabilitas
5. Pengujian Kekuatan Tekan
V. Referensi
Bambang, Suharno. 2015. Materi Kuliah Pengecoran
Logam Cetakan Logam. Departemen Metalurgi dan
Material FTUI : Depok.
Laboratorium Metalurgi Proses Departemen Metatlurgi dan
Material FTUI. 2015. Modul Praktikum Pasir Cetak.
Laboratorium Metalurgi Proses Departemen
Metalurgi dan Material FTUI : Depok.