LABORATORIUM METALURGI PROSES

DEPARTEMEN METALURGI DAN

MATERIAL

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS

INDONESIA

LAPORAN AWAL PRAKTIKUM PASIR CETAK

NPM / KELOMPOK : 1006704530 / 6

TANGGAL DIKUMPULKAN :15 APRIL 2013

TANGGAL DITERIMA :15 APRIL 2013

KETERANGAN

A. 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) karakteristik antara pasir basah (green sand), pasir kering (dry

sand), dan pasir kering tanpa dengan pemanasan (holding

sand).

B. Dasar teori Pada dasarnya fungsi dari cetakan pada proses pengecoran logam

adalah memberikan bentuk, dimensi dan sifat permukaan pada

benda cor. Cetakan harus dibuat sebaik mungkin karena tidak ada

produk cor yang lebih baik dari cetakannya

Cetakan yang digunakan pada proses pengecoran logam dapat

terbuat dari berbagai jenis bahan, yaitu cetakan pasir, cetakan

logam, dan cetakan keramik.

Berikut ini merupakan keuntungan dan kelemahan masing masing cetakan:

Cetakan Pasir Cetakan Keramik Cetakan Logam

Mudah didapat & murah Agak Mahal Mahal ( terutama

pembuatan dan design )

Bersifat Isolator,Pendinginan

lambat

Tidak dapat direklamasi

Bersifat non isolator, pendinginan cepat :

tidak untuk baja atau

besi cor

Hasil permukaan : kasar - mulus

Bersifat isolator Sifat permukaan : halus - sangat halus

Sifat Produksi : satuan -

Massal

Permukaan : mulus -

halus

Sifat produksi massal

Perlu Machining yang

lebih lanjut

Sifat Produksi Massal Menggunakan coating (

pelapis ) agar permulaan cetakan tidak

retak atau tererosi

Permeablitias, flowablitias,

refraktori, ketahanan kimia baik

Untuk benda cor yang

cukup rumit

Kekautan cukup tinggi bisa digunakan untuk

Precision Casting

Dapat digunakan untuk

penuangan benda > 50 Kg

Dapat direklamasi

Dari tabel diatas dapat terlihat bahwa setiap cetakan pasir yang

terbuat dari berbagai material tersebut memiliki keuntungan dan

kelemahan tersendiri dimana pemilihan material untuk cetakan

pasir tersebut sesuai dengan kebutuhan yang kita inginkan.

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.

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:

1. Pasir berkualitas rendah Banyak mengandung impurities. Biasanya adalah pasir alam.

2. 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.

Pasir Zirkon (ZrO2.SiO2) Ada yang berwarna dan tidak berwarna. Biasanya

berwarna merah kekuning kuningan atau coklat. Memiliki kekuatan tinggi pada temperatur tinggi. Tahan

terhadap korosi kimia. Dapat ditemukan di Srilanka,

Rusia, Australia.

Pasir Olivine (2MgO2.SiO2) Pemuaian panas sangat kecil.

Pasir Chromite (Fe2O4 . Cr2O4) Memiliki ekspansi termal rendah. Konduktivitas termal

tinggi. Memiliki sifat refraktori yang bagus.

Pasir karbon Digunakan untuk pengecoran spesial.

Adapun bahan tambahan yang ditambahkan, seperti:

1. Tanah Lempung (Clay)

Tanah lempung terdiri dari kaolinit, ilit, dan monmorilonit, juga kwarsa, feldspar, mika dan kotoran-kotoran

yang lainnya.

Untuk kapasitas cor yang besar dan cetakan pasir kering pasir silika + tanah lempung yang memiliki derajat tahan api

tinggi dan biasanya juga ditambahkan bentonit yang merupakan

salah satu satu jenis dari tanah lempung.

2. Pengikat

Pembuatan inti pasir dibubuhi minyak nabati pengering 1.5 3% seperti minyak biji rami (linseed oil), minyak kedele, atau minyak biji kol dan dipanggang pada temperatur 200-250

oC.

Biasanya penambahan sedikit bentonit dan kanji juga diperlukan

untuk mudah dibentuk dan diolah meskipun pada temperatur

kamar. Sebagai tambahan, pada tanah lempung kadang

dibubuhkan dekstrin yang dibuat dari kanji sebagai pengikat

pembantu.

3. Tambahan Khusus

Tambahan khusus lainnya yaitu bubuk arang (meningkatkan

kehalusan permukaan cetakan), tepung ter, jelaga kokas, atau

tepung grafit dibubuhkan kira-kira 1% ke dalam pasir cetak.

Penambaan bertujuan untuk mendapatkan permukaan coran

menjadi lebih halus, pembongkaran lebih mudah, dan dalam

beberapa hal mencegah permukaan kasar. Penambahan zat ini

harus dalam takaran yang tepat agar tidak memberikan efek yang

sebaliknya. Penambahan cereal / tepung jagung yang berguna

untuk meningkatkan fluditas dan kolapsibilitas pasir cetak.

Bentuk butir pasir akan mempengaruhi flowability, permeabilitas,

dan sifat mekanis pasir dan cetakannya. Berdasarkan bentuknya,

pasir digolongkan menjadi 4, yaitu:

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) Bentuk pasir ini akan mudah pecah.

Selain itu sifat pasir cetak juga tergantung dari variabel variabel lain, yaitu :

1. Kadar bahan pengikat ( binder ) Contoh binder adalah : bentonit, tanah lempung, furan,

pepset, resin, dll. Yang umum digunakan adalah bentonit.

Kadar bentonit semakin tinggi, permeabilitas semakin

turun sedangkan kekuatan tekan basah dan kekuatan tekan

kering semakin meningkat. Kadar air semakin tinggi maka

permeabilitas dan kekuatan tekan kering semakin naik

sedangkan kekuatan tekan basah akan optimum pada kadar

air 2,1 %.

2. Kadar air Berbagai sifat pasir cetak sesuai dengan kadar air. Kadar

air naik maka kekuatan akan naik sampai titik maksimum

dan seterusnya menurun.

3. Kadar bahan yang dapat terbakar Bila kadar bahan yang dapat terbakar meningkat maka

pemuaian panas akan berkurang

4. Waktu pengadukan 5. Temperatur pemanasan 6. Distribusi pasir

Pasir yang besar butirnya tidak seragam memiliki kekuatan

panas lebih tinggi dari pasir yang besar butirnya tidak

seragam

7. Lama cetakan dibuat hingga waktu tuang Mempengaruhi sifat penguatan oleh udara

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.

Inti atau core digunakan saat membuat suatu cetakan yang

berongga. Biasanya menggunakan pasir baru ataupun

menggunakan pasir reklamasi (sangat sedikit) yang kemudian

dilapisi dengan resin 2-3 % dan dikeringkan.