SKENARIO 3

PENGECORAN LOGAM/ALLOY

Skill lab mahasiswa semester II FKG UNEJ membuat bentukan setengah

lingkaran diameter 1 cm dengan ketebalan 2 cm dari bahan logam/alloy.

Mahasiswa dibagi menjadi 3 kelompok. Kelompok I menggunakan bahan alloy

dari CoCr, kelompok II menggunakan alloy AgCu, dan kelompok III

menggunakan logam Ag. Pada saat casting suhu pembakaran tiap-tiap kelompok

berbeda tergantung dari komposisi dan tipe logam maupun alloy yang dipakai.

Bila manipulasinya dilakukan dengan benar, maka hasilnya tidak porous,

permukaan rata, dan mengkilap. Hal ini diperlukan karena logam alloy di bidang

kedokteran gigi merupakan salah satu bahan restorasi gigi.

1

STEP 1

(Identifikasi kata sulit)

1. Alloy :

Alloy merupakan salah satu contoh campuran. Alloy merupakan paduan

campuran dari dua atau lebih unsur logam. Unsur-unsurnya seperti kalsium

(Ca), kalium (K), perak (Ag) dan emas (Au) termasuk logam. Alloy adalah

bahan yang dicampur dan dileburkan pada suhu yang tinggi.

2. Casting :

Proses penegecoran atau penuangan suatu logam alloy yang sedang

mencair kedalam mould sehingga menjadi suatu tuangan. Pada akhir casting

alloy dapat dihasilkan suatu bentukan yang terbentuk dari logam yang terjadi

di dalam mould. Casting merupakan proses membuat restorasi gigi dengan

logam, untuk mahkota gigi tiruan, jembatan, dan tumpatan.

3. Logam :

Segolongan unsur-unsur yang berasal dari galian tambang yang

mempunyai kemampuan sebagai penghantar panas dan listrik yang baik.

Logam merupakan substansi kimia opak mengkilap yang merupakan

penghantar (konduktor) panas atau listrik yang baik serta bila dipoles,

merupakan pemantul atau reflektor sinar yang baik. Semua logam dan logam

campur yang digunakan dalam kedokteran gigi adalah bahan padat seperti

kristal, kecuali gallium dan merkuri yang berwujud cairan pada temperatur

tubuh. Kebanyakan logam yang digunakan untuk restorasi gigi, gigi tiruan

sebagian rangka logam, dan kawat ortodonti adalah logam campur, dengan

perkecualian lempeng emas murni, titanium murni komersial, dan silver point

endodontik. (Kamus Kedokteran Gigi-F.J Harty & R.Ogston

4. Restorasi Gigi:

Perawatan perbaikan gigi yang berlubang atau rusak, untuk

mengembalikannya kepada fungsi bentuk, dan penampilan normalnya.

2

STEP 2

(Menetapkan permasalahan)

1. Bagaimana komposisi logam/alloy ?

2. Apa saja jenis-jenis dari alloy ?

3. Apa saja syarat dan sifat dari logam ?

4. Bagaimana manipulasi alloy ?

5. Apa saja penyebab dari porous/permukaan kasar ?

6. Apa saja kelebihan dan kekurangan logam ?

7. Apa saja aplikasi alloy/logam dalam kedokteran gigi ?

3

STEP 3

(Analisis masalah)

1. Bagaimana komposisi logam/alloy ?

Tipe Au % Ag % Cu % Pt/Pd % Zn %

1 (low strength) 85 11 3 - 1

2 (medium strength) 75 12 10 2 1

3 (high strength) 70 14 10 5 1

4 (extra high strength) 65 9 15 10 1

2. Apa saja jenis-jenis dari alloy ?

Menurut Philips dalam bukunya yang berjudul Buku Ajar Ilmu Bahan

Kedokteran Gigi, alloy dapat diklasifikasikan berdasarkan :

1. Penggunaan, yaitu dapat digunakan sebagai inlay logam penuh, mahkota

dan jembatan, restorasi logam-keramik, gigi tiruan sebagian lepasan,

dan implan

2. Unsure utamanya, seperti emas, palladium, perak, nikel, kobalt atau

titanium

3. Kandungan logam mulianya, yaitu sangat mulia, mulia, atau dominan

logam dasar

4. Tiga unsure utama, yaitu emas-paladium-perak, palladium-perak-timah,

nikel-kromium-berilium, kobalt-kromium-molibdenum, titanium-

aluminium-vanadium, atau besi-nikel-kromium

5. System fase yang dominant, yaitu isomorfus (fase tunggal), eutetik,

peritetik, atau antarlogam.

Menurut ADA, alloy dapat diklasifikasikan berdasarkan angka kekerasan

dan komposisinya, yaitu sebagai berikut :

a. Klasifikasi alloy berdasarkan angka kekerasannya :

1. Tipe I (lunak) angka kekerasan Vickers (VHN) 50-90

2. Tipe II (sedang) angka kekerasan Vickers (VHN) 90-120

4

3. Tipe II (keras) angka kekerasan Vickers (VHN) 120-150

4. Tipe IV (ekstra keras) angka kekerasan Vickers (VHN) >150.b.

Klasifikasi alloy berdasarkan komposisinya :

1. High noble, komposisi logam mulianya lebih dari 40%

2. Noble, komposisi logam mulianya >25%

3. Base metal, komposisi logam mulianya <25% dan sisanya ialah logam

dasar.

3. Apa saja syarat dan sifat dari logam ?

Logam memiliki sifat-sifat sebagai berikut :

1. Titik didih dan titik leleh yang tinggi

Logam-logam cenderung memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi

karena kekuatanikatan logam. Kekuatan ikatan berbeda antara logam yang

satu dengan logam yang laintergantung pada jumlah elektron yang

terdelokalisasi pada lautan elektron, dan padasusunan atom-atomnya.

2. Memiliki daya hantar listrik yang baik

Elektron yang terdelokalisasi bebas bergerak di seluruh bagian struktur

tiga dimensi.Elektron-elektron tersebut dapat melintasi batas butiran kristal.

Meskipun susunan logamdapat terganggu pada batas butiran kristal, selama

atom saling bersentuhan satu samalain, ikatan logam masih tetap ada. Cairan

logam juga menghantarkan arus listrik, hal inimenunjukkan bahwa meskipun

atom logam bebas bergerak, elektron yang terdelokalisasimasih memiliki

daya yang tersisa sampai logam mendidih

3. Logam adalah konduktor panas yang baik.

Energi panas diteruskan oleh elektron sebagaiakibat dari penambahan

energi kinetik (hal ini memnyebabkan elektron bergerak lebihcepat). Energi

panas ditransferkan melintasi logam yang diam melalui elektron

yangbergerak.

4. Dapat ditempa dan diregangkan (Malleability dan Ductility)

Logam mempunyai sifat yang mampu dibentuk dengan suatu gaya, baik

dalam keadaandingin maupun panas tanpa terjadi retak pada permukaannya,

misalnya dengan hammer(palu).

5

5. ToughnessLogam dapat dibengkokan beberapa kali tanpa mengalami retak.

6. HardnessLogam tahan terhadap penetrasi atau penusukan indentor yang

berupa bola baja, intanpiramida, dll.

7. StrengthLogam memiliki kemampuan untuk menahan deformasi.

8. WeldabilityLogam memiliki kemampuan untuk dapat dilas, baik dengan

menggunakan las listrik maupun dengan las karbit (gas).

9. MachinibilityLogam dapat dikerjakan dengan mesin, misalnya : dengan

mesin bubut

10. Tahan impactLogam memiliki sifat yang tahan terhadap beban kejut.

Selain sifat-sifat diatas, logam juga memiliki syarat-syarat logam yang

baik digunakan dalam kedokteran gigi, yaitu sebagai berikut :

1. Syarat kimia Tahan terhadap korosi, tidak larut dalam cairan rongga mulut

atau dalam cairan yangdikonsumsi, tidak luntur dan tidak korosi

2. Syarat biologi Tidak beracun terhadap pasien, dokter gigi, perawat maupun

tekniker, tidak mengiritasirongga mulut dan jaringan pendukungnya, tidak

menghasilkan reaksi alergi dan tidakbersifat mutagen maupun karsinogen

3. Biokompatibilitas Tidak mengandung substansi toksik yang dapat

larut dalam saliva sehingga tidakmembahayakan system tubuh, tidak

membahayakan pulpa dan jaringan lunak, bebas daribahan yang berpotensi

dalam menimbulkan sensitifitas atau respon alergi dan tidakmemiliki

potensi karsinogen

4. Mekanis Harus mampu menerima beban yang tinggi

5. Estetik Sesuai dengan perkembangan zaman dan memberi penampilan

yang natural pada gigi

6. Tahan suhu panas dan dingin

7. Mudah disolder dan dipoles

8. Titik leleh tinggi

9. Tahan abras

6

4. Bagaimana manipulasi alloy ?

Manipulasi logam dan alloy:

A. Pembuatan model sprue, ventilasi dan kawah

Tujuan dari pembuatan sprue adalah menyediakan saluran dimana

logam cair akanmengalir ke cetakan yang sudah ada didalam cincin cor

setelah model malamnyadibuang, untuk tambalan yang besar / protesa

misalnya gigi tiruan sebagian lepasandari logam dan untuk gigi tiruan

cekat. Sedangkan tujuan diberikannya ventilasiadalah untuk

menghindari terjadinya back pressure, sehingga mengurangi

hasiltuangan dan mungkin juga akan menghindari ledakan, sehingga

aman bagi operator.Pada ujung sprue dibuat bentukan yang disebut

reservoir. Reservoir pada ujung spruebertujuan untuk mencegah

terjadinya porositas yang dapat terbentuk oleh karenaadanya kontraksi

bila ruangan untuk reservoir yang ditempati oleh malam mempunyai

ukuran melintang sebesar atau lebih besar dari ukuran ruangan, maka

alloy yang adadalam reservoir akan lebih lambat mengeras dari pada

ruangan utama dan berlakusebagai cadangan alloy cair yang siap untuk

mengisi ruangan atau mould space.

B. Tahap Penanaman

Pada tahap penanaman model malam harus dibersihkan dari

kotoran, debu, danminyak. Untuk itu dapat digunakan pembersih model

malam komersial atau deterjensintetik yang diencerkan. Sisa cairan dapat

dihilangkan dengan dikibaskan dan modeldibiarkan mengering diudara

terbuka, sementara bahan tanam disiapkan. Lapisan tipispembersih yang

tertinggal pada permukaan model malam dapat mengurangi

teganganpermukaan dari malam dan pembasahan yang lebih baik dari

bahan tanam sehinggaterjadi perlekatan yang sempurna, termasuk pada

bagian – bagian model yang kecildan tipis. Sementara model malam

dikeringkan di udara terbuka, jumlah air destilasi(bahan tanam gipsum)

atau cairan silika koloiadal khusus (bahan tanam fosfat)diukur.

Cairan ini dituang kedalam mangkuk karet yang bersih dan kering,

7

kemudianbubuk ditambahkan ke dalam cairan secara bertahap dan hati –

hati untuk mencegahterjebaknya udara didalam adukan. Pengadukan

dilakukan dengan lembut sampai semua bubuk basah, atau bubuk yang

tidak tercampur terdesak keluardari mangkuksecara tidak sengaja.

Bahan tanam ditunggu sampai mencapai final setting, lalu kawah di

lepas dari bumbung tuang dan dibiarkan selama 24 jam.

C. Tahap burning out dan Preheating

Tahap burning out dimulai dengan menghidupkan kompor gas dan

letakkan bumbung tuang diatas dengan bagian kawah menghadap ke api,

biarkan hingga semua malam terbuang dan pastikan seluruh mould space

bersih dari malam. Sememtara itu siapkan furnice, lalu naikkan

suhunya hingga mencapai 700 º C kemudian masukkan

bumbung tuang kedalam furnice, lalu dilanjutkan dengan tahap

preheating naikkan suhu furnice hingga mencapai suhu 900º C, pada saat

bahan tanam sudah terlihat membara, model sudah siap di casting.

Selama pembakaran, sejumlah malam yang mencair akan diserap oleh

bahan tanam dan sisa karbon akibat pembakaran malam cair menjadi

terperangkap di dalam bahan tanam yang berpori – pori. Burning outakan

mengubah karbon menjadi karbon monoksida atau karbon dioksida. Gas

– gas ini akan keluar melalui celah sisa malam yang mencair.

d. Tahap Casting

Casting menggunakan 2 logam Cuprum alloy. Logam campur

dicairkan dengansemburan api dalam crucible yang terpisah.

Kemudian dituang kedalam moulddengan gaya centrifugal. Setelah

bumbung tuang telah mencapai suhu normal, lalu

logam dikeluarkan dengan cara membongkar bahan tanam. Hasil

logam dicuci dandibersihkan sampai sisa bahan tanam tidak ada. Setelah

pencucian, terlihat adanyabitik-bintik tidak teratur pada logam (logam

masih kasar) dan tidak sesuai denganukuran semula. Bitik-bintik ini

disebabkan oleh beberapa hal terutama kesalahandalam penuangan.

Terjadinya oksidasi pada logam sebelum penuangan

8

dapatmenyebabkan permukaan logam menjadi kasar. Adapun oksidasi ini

dapat disebabkanbeberapa hal yaitu penggunaan api yang bukan

berwarna biru atau kehijauan ataulogam yang terlalu lama

dipanaskan sehingga terjadi over heating.Dapat terjadi beberapa

kesalahan / kegagalan lain selama proses pembuatan logamini, antara lain

adanya gelembung udara pada pola malam oleh karena busa sabunyang

dapat menjadikan bentuk permukaan logam kasar, dapat pula bentuk

permukaanmould space retak atau pecah-pecah. Hal ini disebabkan oleh

karena adonan gips danair yang terlalu encer sehingga gips tidak

terlalu kuat atau dapat pula karenapemanasan pada oven terlalu

lama sehingga permukaan mould space retak.Casting atau yang

sering disebut proses pengecoran atau penuangan

dalamkedokteran gigi dapat diartikan suatu proses pendorongan

logam yang sedangmencair ke dalam mould sehingga menjadi suatu

tuangan yang sering disebut logamtuang. Sehingga pada akhir dari

casting alloy dapat dihasilkan suatu bentukan yang terbentuk dari logam

yang terjadi di dalam mould. (Kamus Kedokteran Gigi-F.JHarty &

R.Ogston). Pengecoran adalah suatu proses manufaktur yang

menggunakanlogam cair dan cetakan untuk menghasilkan parts dengan

bentuk yang mendekatibentuk geometri akhir produk jadi. Logam cair

akan dituangkan atau ditekan kedalam cetakan yang memiliki rongga

sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Prosespengecoran sendiri

dibedakan menjadi dua macam, yaitu traditional casting dan non-

traditional/contemporary casting.

e. Tahap Finishing dan Polishing

Pada tahap ini dilakukan perapian model kasar logam dan

disesuaikan dengan ukuran semula. Kemudian logam dipoles

dengan menggunakan arkansas stone sampai permukaan model

terlihat halus. Lalu dilanjutkan dengan rubber warna merah danterakhir

dengan rubber warna hijau. Setelah permukaan logam terlihat halus

9

danmengkilat potong sprue dengan menggunakan diamond disk

kemudian dirapikan dandipulas pada daerah bekas potongan.

5. Apa saja penyebab dari porous/permukaan kasar ?

Porositas dapat terjadi pada permukaan dalam maupun luar dari

hasil casting. Porositas yang disebabkan karena ketidaksempurnaan.

(Annusavice, 2003,pg.342). Porositas bisa terlihatsebagai permukaan lubang

pada casting. Bagian pecah pada investment atau partikel kotordimana bisa

menjatuhkan sprue, mungkin menjadi perlekatan di dalam casting dan

menghasilkanlubang pada permukaan. Untuk alasan ini, semua mould pada

casting dapat diatasi dengan sprueyang lebih kebawah. Bubbling di casting

muncul sebagai bulatan- bulatanbanyak yang menempel pada permukaan dari

casting. Ini mencerminkan adanya porositas padainvestment, suatu masalah

dimana dapat terisi alloy cair pada investment kosong tadi.

Pada proses pengerasan dibagi menjadi dua, yaitu localized

shrinkage porosity danmicroporosity. Porositas karena gas yang

terjebak dibagi menjadi: pinhole porosity, casinclusions, dan subsurface

porosity serta Entrapped air porosity.

Localized shrinkage porosity terjadi pada persimpangan pada

pemasangan sprue danmunkin terjadi dimana saja diantara dendrite,

dimana itu merupakan bagian terakhir dari castingpada titik lebur logam

yang rendah yang dapat memperkuat percabangan dari dendrite

Microporosity juga terjadi akibat dari penyusutan pada saat

pengerasan tetapi umumnyahadir dalam casting fine-grain saat proses

pengecoran ini terlalu cepat. Fenomena seperti inidapat terjadi ketika

pengerasan alloy terlalu cepat karena suhu mould terlalu rendah.

Pinhole dan inklusi gas dapat terkadi karena adanya gas yang

terjebak saat prosespengerasan. Porositas akibat inklusi gas berukuran

lebih besar daripada pinhole. Inholedihasilkan ketika alloy mencair

sedangkan inklusi gas disebabkan oleh penggunaan api mixingzone atau zona

oksidasi

10

6. Kekurangan dan kelebihan Alloy

Kekurangan

o Tidak estetik karna warnanya yang kontras dengan gigi

o Muncul rasa sensitive terhadap panas dan dingin

o Menimbulkan reaksi alergi

o Reaksi toksisitas , contohnya kalau amalgam ada kandungn mercury.

Kelebihan

o Lebih kuat

o Tahan karat

o Mudah dimanipulasi (amalgam)

o Ketahanan terhadap keausan sangat tinggi

7. Apa saja aplikasi alloy dalam kedokteran gigi ?

Logam ataupun alloy dalam kedokteran gigi dapat digunakan untuk

berbagai kegunaan dalam bidang prosthodonsia, orthodonsia ataupun

konservasi gigi.

Aplikasi tersebut dapat dibedakan berdasarkan bahan penyusunnya

maupun berdasarkan klasifikasi tipenya. Aplikasi logam atau alloy

berdasarkan bahan penyusunnya yaitu:

1. Emas : inlay, onlay, mahkota dan gigi tiruan jembatan

2. Ag – Pd, Ni – Cu : inlay, onlay, mahkota dan jembatan

3. Emas, Nu – Cr, Co – Cr : digunakan dalam bentuk kawat

4. Co – Cr : gigi tiruan sebagian tuangan.

Sedangkan aplikasi logam atau alloy berdasarkan klasifikasi tipenya

yaitu :

1. Tipe I : inlay satu permukaan

2. Tipe II : inlay beberapa permukaan, ex : bukal dan lingual

3. Tipe III : digunakan untuk semua mahkota dan jembatan

4. Tipe IV : kerangka gigi tiruan sebagian.

11

Step 4

(Mind Mapping)

12

Alloy/Logam

KomposisiSyaratSifat

CampuranMurni

Aplikasi KG

Manipulasi

Tipe

STEP 5

(Learning Objective)

1. Mahasiswa mampu memahami dan menjelaskan mengenai klasifikasi dan

komposisi alloy

2. Mahasiswa mampu memahami dan menjelaskan mengenai sifat dan syarat

alloy

3. Mahasiswa mampu memahami dan menjelaskan mengenai proses manipulasi

alloy

4. Mahasiswa mampu memahami dan menjelaskan mengenai aplikasi alloy

dalam bidang kedokteran gigi.

13