Home >Documents >Praktikum Metalurgi Proses

Praktikum Metalurgi Proses

Date post:01-Oct-2015
Category:
View:90 times
Download:20 times
Share this document with a friend
Description:
modul praktikum
Transcript:
  • VERITAS, PROBITAS, IUSTITIA

    Modul Praktikum

    Metalurgi Proses 2015 Pasir Cetak dan Pengecoran

    LABORATORIUM METALURGI PROSES

  • Pendahuluan

    Salah satu bentuk pemrosesan mineral hingga menjadi logam barang jadi adalah

    melalui pengecoran, yaitu proses pembentukan logam dengan cara memasukan logam cair

    kedalam cetakan berongga dan dilanjutkan dengan proses solidifikasi. Pengecoran biasa

    dilakukan baik untuk komponen otomotif ataupun komponen logam industri lainnya.

    Pengecoran dilakukan dengan menggunakan berbagai jenis cetakan yg memiliki

    karakteristik hasil serta proses pembuatan yang berbeda-beda. Berikut ini merupakan jenis-

    jenis metode pengecoran:

    Sand Casting

    Investment Casting

    Gravity Casting

    Pressure Die Casting

    Pada praktikum kali ini mahasiswa diharapkan akan menguasai dasar-dasar teori

    pengecoran Aluminium dengan bentuk-bentuk benda yang telah ditetapkan, melalui teknik

    pengecoran yang paling mudah untuk dilakukan yakni menggunakan metode sand casting

    atau pasir cetak.

  • MODUL 1

    PRAKTIKUM PASIR CETAK

    1.1. Tujuan Percobaan

    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).

    1.2 Dasar Teori

    Gambar 1.1 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 1.2. 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. 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 1.1. 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 adhesif 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 kohesif

    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 1.3. Berbagai jenis bentuk pasir cetak

    Selain dari variabel-variabel di atas, sifat pasir cetak juga sangat tergantung dari

    variabel-variabel seperti:

    1. Kadar bahan pengikat (binder)

    2. Kadar air

    3. Kadar bahan yang dapat terbakar

    4. Waktu pengadukan

    5. Temperatur pemanasan

    6. Distribusi pasir

    7. Lama cetakan dibuat hingga waktu tuang

    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 1.4. Distribusi ukuran pasir

    cetak

    Bahan Pasir Cetak

    Bahan Pair 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 Gambar 1.5, dapat dilihat hubungan antara kedua zat

    tersebut:

    Gambar 1.5. Pengaruh kadar

Click here to load reader

Embed Size (px)
Recommended