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.