Laporan Awal Pasir Cetak
Transcript of Laporan Awal Pasir Cetak
LABORATORIUM METALURGI PROSES
DEPARTEMEN METALURGI DAN
MATERIAL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS INDONESIA
LAPORAN AWAL PRAKTIKUM PASIR CETAK
NPM / KELOMPOK : 0806331683/ 12 (DUA BELAS)
TANGGAL DIKUMPULKAN : 13 APRIL 2011
TANGGAL DITERIMA : 13 APRIL 2011
KETERANGAN
A. Tujuan percobaan
Setelah melakukan praktikum pengolahan pasir cetak ini,
mahasiswa diharapkan dapat mengetahui sifat-sifat pasir cetak
dan hubungan antara sifat-sifat pasir cetak dengan proses
penuangan yang meliputi hal-hal sebagai berikut:
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 dan bahan aditif dalam pasir cetak
4. Mampu bentuk (flowability) pasir cetak
5. Perbedaan karakteristik antara pasir basah (green sand), pasir
kering (dry sand), dan pasir kering tanpa pemanasan (holding
sand)
B. Dasar teori
Keunggulan dan Keterbatasan Pasir Cetak
Fungsi cetakan pada proses pengecoran logam adalah
memberikan bentuk, dimensi, dan sifat permukaan pada benda
cor. Saat ini, pasir cetak masih banyak dipakai pada industri-
industri pengecoran. Hal ini disebabkan karena pasir cetak
memiliki beberapa keunggulan, antara lain sebagai berikut:
1. Mudah didapat dan murah (keunggulan faktor ekonomis)
2. Dapat digunakan kembali
3. Mempunyai kekuatan yang cukup tinggi
4. Dapat digunakan untuk membuat benda-benda besar (di atas
50 kg) dan bentuk yang rumit
5. Memiliki sifat refraktori dan ketahanan kimia yang baik
Namun, pasir cetak juga memiliki keterbatasan, antara lain
sebagai berikut:
1. Bisa terjadi porositas yang tinggi pada produk
2. Permukaan produk kurang bagus
3. Toleransi dimensi rendah
4. Laju produksi rendah
Interface antara cairan logam dengan cetakan logam (metal
mold) dan cetakan pasir (sand mold) dapat dilihat pada gambar
berikut ini.
kglass ~ 1 W/mK
αglass ~ 1 µm/moC
ksteel ~ 50 W/mK
αsteel ~ 10 µm/moC
Dari gambar di atas dapat diketahui bahwa cetakan pasir
juga memiliki keuntungan dalam kontrol laju pendinginan bila
dibandingkan dengan cetakan logam konvensional. Laju
pendinginan pada cetakan logam cenderung lebih cepat dan dapat
menimbulkan beberapa kerugian pada produk hasil
pengecorannya.
Sifat Fisik Cetakan Pasir Sifat fisik cetakan sangat mempengaruhi kualitas produk cor
yang akan dihasilkan. Cetakan pasir yang akan dibuat diharapkan
memiliki sifat-sifat sebagai berikut.
1. Kuat = mampu menahan tekanan dan berat logam cair yang
akan dituang ke cetakan dan tidak mudah ambruk bila
dipindahkan.
2. Permeabilitas baik = cetakan harus mudah melewatkan gas
dari dalam cetakan maupun gas yang terlarut dalam logam
cair, sehingga cacat-cacat tuangan akibat gas dapat dikurangi
atau dihindari.
3. Flowability 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
yang bertujuan untuk mendapatkan permeabilitas yang
diinginkan dan sifat permukaan yang baik (akurasi dimensi
tinggi dan permukaannya halus).
5. Sifat adesif baik = sifat pasir untuk melekat pada cetakan,
agar cetakan tidak mudah ambruk atau terlepas dari dinding
cup dan drag sebelum proses penuangan.
6. Sifat kohesif baik = diharapkan kekuatan mekanis pasir cetak
semakin baik. Kekuatan mekanis yang berhubungan dengan
sifat ini antara lain sebagai berikut:
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 baik = merupakan sifat mampu ambruk
atau dapat dihancurkan dari cetakan (terutama untuk pasir
inti), diperlukan agar pasir mudah direklamasi dan dapat
digunakan kembali.
8. Koefisien muai rendah = agar tidak terjadi pemuaian yang
berlebih ketika penuangan logam cair.
Jenis Pasir Cetak
Pasir yang dapat digunakan untuk cetakan dapat dibedakan
menjadi berbagai kelompok. Berdasarkan jenisnya, dapat
dikelompokkan sebagai berikut:
1. Pasir Alam, pasir yang berada di alam contoh : pasir
gunung, pasir sungai, pasir pantai
2. Pasir sintetis atau buatan contoh : pasir silika dengan
kandungan SiO2 95 %
3. Pasir jenis lainnya contoh : pasir zirkon, pasir olivine,
pasir chromite
Selain itu pasir cetak juga dapat dikelompokkan berdasarkan
kualitas jenis pasir, antara lain:
Pasir berkualitas rendah, banyak mengandung impurities.
Biasanya adalah pasir alam.
Pasir berkualitas tinggi, sedikit mengandung impurities.
Pasir jenis ini banyak digunakan pada proses pengecoran
sebagai cetakan, antara lain:
Pasir Silika ( SiO2 )
- Merupakan pasir sintetis dengan kadar SiO2
95 %
- Pasir yang paling banyak digunakan
karena jumlahnya banyak dan harganya
murah
- Tetapi, pada logam cair yang memiliki
titik lebur tinggi dapat terjadi sintering
Pasir Zirkon ( ZrO2 . SiO2 )
- Ada yang berwarna dan tidak berwarna
- Biasanya berwarna merah kekuningan
atau coklat
- Sumbernya adalah Zirkonium murni
- Memiliki kekuatan tinggi pada
temperatur tinggi
- Tahan terhadap korosi kimia
Pasir Olivine ( 2MgO2 . SiO2 )
- Pemuain panas sangat kecil
Pasir Chromite (Fe2O4 . Cr2O4)
- Memiliki ekspansi termal rendah
- Konduktivitas termal tinggi
- Memiliki refraktori yang bagus
Bentuk dan Distribusi Pasir
Bentuk butir pasir akan mempengaruhi flowability,
permeabilitas, dan sifat mekanis pasir dan cetakannya.
Berdasarkan bentuknya, pasir digolongkan menjadi 4, yaitu:
Round Sub angular Angular Irregular
1. Butir pasir bulat (round) Memiliki perbandingan luas
permukaan dan volume yang kecil sehingga hanya
membutuhkan sedikit pengikat untuk memperoleh sifat
mekanis yang baik.
2. Butir pasir sebagian bersudut (sub angular) Memiliki
permeabilitas lebih rendah dari pada bentuk bulat, tetapi
memiliki kekuatan yang lebih tinggi.
3. Butir pasir bersudut (angular) Luas permukaan lebih
besar sehingga memerlukan lebih banyak pengikat. Bentuk
ini lebih mudah pecah karena panas maupun gaya mekanis
4. Butir pasir kristal atau tidak beraturan (irregular) Mudah
pecah.
Bahan Cetakan Pasir
Untuk membuat cetakan pasir, diperlukan bahan-bahan
sebagai berikut: pasir sebagai bahan utama, pengikat, air, dan
bahan tambahan.
1. Pasir merupakan bahan baku utama (jenis-jenis pasir
sudah dijelaskan sebelumnya).
2. Pengikat (binder) yang biasa digunakan adalah bentonit.
Plastisitas bentonit akan meningkat bila terkena air sehingga
mampu mengikat butir-butir pasir.
3. Air diperlukan untuk mengaktifkan fungsi bentonit dalam
mengikat butir-butir pasir.
4. Bahan tambahan merupakan zat yang ditambahkan
untuk memperbaiki sifat-sifat cetakan. Pemilihan bahan
tambahan ini harus diperhatikan secara cermat agar
fungsinya efektif. Yang termasuk bahan tambahan adalah
sebagai berikut:
Bahan pereduksi: ditambahkan untuk memperbaiki
permukaan benda cor. Contohnya adalah debu batu bara,
ter, dan minyak bakar. Debu batu bara akan mengisi
rongga-rongga cetakan sehingga permeabilitasnya turun.
Debu batu bara mencegah pembentukan silikat atau
oksida besi sebagai akibat reaksi logam cari dengan
pasir.
Bahan berserat: mengurangi kekasaran pada benda cor
dan meningkatkan collapsibility cetakan. Contohnya
adalah serbuk gergaji, tanah yang mudah terbakar (peat),
jerami, dan asbes.
Bahan pelapis: melapisi permukaan rongga cetakan
untuk memperhalus permukaan benda cor dan
mengurangi cacat yang bisa terbentuk di permukaan
benda cor. Contohnya adalah pasir silika, alumina, dan
kombinasi bahan-bahan ini dicampur dengan grafit.
Bahan tambahan lain seperti cereal atau tepung jagung
(digunakan untuk meningkatkan fluidity dan collapsibility pasir
cetak) juga umum digunakan bersamaan dengan serbuk arang
(coal) untuk meningkatkan kehalusan permukaan pasir cetak.
Gambar di bawah menunjukkan pengaruh kadar bentonit
dan air terhadap sifat-sifat cetakan pasir.
Berdasarkan gambar di atas, hal yang patut diperhatikan
mengenai komposisi bentonit dan air yang digunakan adalah
sebagai berikut.
Dengan kadar air tetap Kenaikan kadar bentonit akan
menyebabkan:
permeabilitas turun
kekuatan tekan kering dan kekuatan tekan basah naik
Dengan kadar bentonit tetap Kenaikan kadar air akan
menyebabkan:
kekuatan basah dan permeabilitas meningkat hingga
mencapai nilai maksimum, kemudian turun kembali.
kekuatan tekan kering akan naik.
LABORATORIUM METALURGI PROSES
DEPARTEMEN METALURGI DAN
MATERIAL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS INDONESIA
LAPORAN AWAL PRAKTIKUM PASIR CETAK
NPM / KELOMPOK : 0806331683/ 12 (DUA BELAS)
TANGGAL DIKUMPULKAN : 13 APRIL 2011
TANGGAL DITERIMA : 13 APRIL 2011
KETERANGAN :
C. Alat dan Bahan i. Alat
1. Timbangan
2. Rammer
3. Mesin guncang
4. Permeability meter
5. Infra red dryer
6. Oven
7. Universal sand strength ( elektrik )
8. Universal sand strength ( manual )
9. Mesh dengan berbagai ukuran
10. Cetakan silinder dan cetakan kupu – kupu
11. Flowability testing fixture
ii. Bahan
1. Pasir silika
2. Air
3. Bentonit
4. Gula tetes
5. Serbuk arang
D. Flow Chart Diagram
1. Pengujian Distribusi Pasir
2. Pengujian Kadar Air
3. Pengujian Flowability
4. Pengujian Permeabilitas
5. Pengujian Kekuatan Tekan
6. Pengujian Kekuatan Geser
E. Literatur
1. Bambang, Suharno. 2011. Diktat Kuliah Pengecoran
Logam 2010. Departemen Metalurgi dan Mateeial FTUI:
Depok.
2. Laboratorium Metalurgi Proses Departemen Metatlurgi
dan Material FTUI. 2011. Modul Praktikum Pasir Cetak.
Laboratorium Metalurgi Proses Departemen Metalurgi dan
Material FTUI: Depok.
3. Dhaneswara, Donanta. 1998. Diktat Teknik Pengecoran
Logam. Departemen Metalurgi dan Mateeial FTUI:
Depok.
4. Surdia, Tata; Kenji Chijiwa. 2006. Teknik Pengecoran
Logam. PT Pradnya Paramitha : Jakarta.
Mulai
Kalibrasi timbangan
Saring pasir
Timbang tiap mesh dan catat
Susun mesh pada pengguncang
Masukkan pasir pada mesh paling
atas, lalu tutup
Putar tombol ke arah 1, uji selama
15 menit
Timbang dan catat lagi berat mesh
Hitung selisih berat & GFN
Bersihkan mesh dengan
kompresor
Selesai
Siapkan pasir baru
Letakkan alat pada tempat semula
Menghitung kadar
air
Selesai
Tambah air
Kalibrasi
timbangan
Menimbang pasir
cetak setelah proses
Menambahkan air
sesuai komposisi
Mengaduk pasir dan
bahan aditif Menimbang wadah
Bahan aditif Pasir
Masukkan sampel ke
infra red dryer
Menimbang 30 gr
pasir cetak
Mengaduk rata
Hitung komposisi
pasir dan additif
Timbang adonan
154 gr @ sampel
(3 sampel)
Campurkan pasir &
additive
Persiapan silinder
dan rammer
Bandingkan dengan
grafik
Masukkan adonan ke
silinder
Ramming
Hitung tinggi sampel
setelah ramming +
0.3 mm
Selesai
Tambah air
Masukkan adonan ke
silinder
Ramming
Hitung tinggi sampel
setelah ramming (standar
50 mm)
Sampel pada permeability
meter
Tarik tabung air sebanyak
200 m3
Mulai pengukutan & hitung
waktu
Tutup lubang udara setelah
nilai 2000
Kering (oven
200 0C, 30
min)
basah
Catat waktu, skala tekanan
& nilai permeabilitas
Bandingkan nilai
percobaan & perhitungan
Hitung nilai permeabilitas
Persiapan silinder
dan rammer
Hitung komposisi
pasir dan additive
Timbang adonan
154 gr @ sampel (2
sampel)
Campurkan pasir &
additive
Buat sampel basah, kering, dan
holding sand masing-masing 3 buah
Kelompokkan sampel sesuai jenis
Masukkan sampel dry ke oven,
pisahkan sampel holding
Siapkan sampel basah pada holder
universal strength machine, pastikan
indikator ada di angka 0
Gunakan koran sebagai alas mesin
Nyalakan mesin, pengujian berjalan
otomatis
Catat nilai yang ditunjuk indikator
Lakukan juga utk sampel kering &
holding lalu bandingkan hasilnya
Kelompokkan sampel sesuai jenis
Masukkan sampel dry ke oven,
pisahkan sampel holding
Siapkan sampel basah pada holder
universal strength machine,
pastikan indikator ada di angka 0
Gunakan koran sebagai alas mesin
Nyalakan mesin
Saat sampel mulai retak, tekan
tombol merah untuk mematikan
mesin
Catat nilai yang ditunjuk indikator
Lakukan juga utk sampel kering
& holding lalu bandingkan
hasilnya
Bandingkan hasil kekuatan geser
dengan kekuatan tekan
Buat sampel basah, kering, dan
holding sand masing-masing 3 buah