Cetakan Pasir dengan Pengikat Khusus

Pengecoran Logam adalah suatu proses manufaktur yang menggunakan logam cair dan cetakan untuk menghasilkan bentuk yang mendekati bentuk geometri akhir produk jadi. Logam cair akan dituangkan atau ditekan ke dalam cetakan yang memiliki rongga cetak (cavity) sesuai dengan bentuk atau desain yang diinginkan (wikipedia).

Pengertian Pengikat

Pengikat adalah material yang memiliki daya tarik yang kuat terhadap air dan juga digunakan untuk mengikat butir-butir pada pasir cetak yang biasanya berukuran kurang dari 20 µ atau 0.0008 in ( Richard W.H. ”Principle of Metal Casting”. Hal 100).

Fungsi Pengikat

Fungsi yang utama dari pengikat yaitu untuk mengikat pasir cetak sekaligus pasir cetak mempunyai sifat mampu bentuk sehingga mudah dalam pembuatan cetakan dengan kekuatan dan permeabilitas yang cocok. Cetakan yang dihasilkan harus kuat sehingga tidak rusak karena dipindah-pindah dan mudah dibongkar setelah dituangi logam cair.

Disamping itu juga berfungsi sebagai penahan panas pada saat penuangan,hal ini karena pasir cetak dengan butir tidak seragam dapat dipadatkan dengan lempung sehingga mempunyai berat jenis yang tinggi,mempunyai permukaan sentuh yang luas dengan butir-butir didekatnya sehingga kekuatan untuk menahan panas akan lebih tinggi.(Tata Surdia. “Teknik Pengecoran Logam”. Hal 114)

Cetakan Pasir dengan Pengikat Khusus

cetakan pasir merupakan cetakan yang paling banyak digunakan, karena memiliki keunggulan :

1. Dapat mencetak logam dengan titik lebur yang tinggi, seperti baja, nikel dan titanium,
2. Dapat mencetak benda cor dari ukuran kecil sampai dengan ukuran besar,
3. Jumlah produksi dari satu sampai jutaan

Tahap pengecoran Logam dengan Cetakan Pasir

1. Pembuatan pola, sesuai dengan bentuk coran yang akan dibuat.
2. Persiapan pasir cetak.
3. Pembuatan cetakan.
4. Pembuatan inti (bila diperlukan).
5. Peleburan logam.
6. Penuangan logam cair kedalam cetakan.
7. Pendinginan dan pembekuan.
8. Pembongkaran cetakan pasir.
9. Pembersihan dan pemeriksaan hasil coran.
10. Produk cor selesai.

Gambar Tahap pengecoran Logam dengan Cetakan Pasir

Tahap Pembuatan Cetakan Pasir

1. Pemadatan pasir cetak di atas pola
2. Pelepasan pola dari pasir cetak
3. Pembuatan saluran masuk dan riser
4. Pelapisan rongga cetak
5. Bila coran memiliki permukaan dalam (mis : lubang), maka dipasang inti
6. Penyatuan cetakan
7. Siap untuk digunakan

Indikator untuk menentukan kualitas cetakan pasir

1. Kekuatan 

kemampuan cetakan untuk mempertahankan bentuknya dan tahan terhadap pengikisan oleh aliran logam cair. Hal ini tergantung pada bentuk pasir, kualitas pengikat dan faktor-faktor yang lain.

2. Permeabilitas

kemampuan cetakan untuk membebaskan udara panas dan gas dari dalam cetakan selama operasi pengecoran melalui celah-celah pasir cetak.

3. Stabilitas termal

kemampuan pasir pada permukaan rongga cetak untuk menahan keretakan dan pembengkokan akibat sentuhan logam cair.

4. Kolapsibilitas (collapsibility)

kemampuan cetakan membebaskan coran untuk menyusut tanpa menyebabkan coran menjadi retak.

5. Reusabilitas,

kemampuan pasir (dari pecahan cetakan) untuk digunakan kembali (didaur ulang). 

Klasifikasi Cetakan Pasir

1. Cetakan Pasir Basah (green-sand molds)

Cetakan pasir basah, dibuat dari campuran pasir, lempung, dan air.

Keunggulan

• Memiliki kolapsibilitas yang baik
• Permeabilitas baik.
• Reusabilitas yang baik, dan
• Murah.

Kelemahan:

• Uap lembab dalam pasir dapat menyebabkan kerusakan pada berberapa coran, tergantung pada logam dan geometri coran.

2. Cetakan Pasir Kering (dry-sand molds)

Cetakan pasir kering, dibuat dengan Menggunakan bahan pengikat organik, dan kemudian cetakan dibakar dalam sebuah oven dengan temperatur berkisar antara 204^0 sampai 3160^C. Pembakaran dalam oven dapat memperkuat cetakan dan mengeraskan permukaan rongga cetakan.

Keunggulan : 

• Dimensi produk cetak lebih baik.

Kelemahan : 

•  Lebih mahal dibandingkan dengan cetakan pasir basah;
•  Laju produksi lebih rendah karena dibutuhkan waktu pengeringan; 
•  Pemakaian terbatas untuk coran yang medium dan besar dalam laju produksi rendah → medium.

3. Cetakan Kulit Kering (skin dried mold)

Cetakan pasir kering, dibuat dengan Menggunakan bahan pengikat organik, dan kemudian cetakan dibakar dalam sebuah oven dengan temperatur berkisar antara 2040 sampai 3160 C. Pembakaran dalam oven dapat memperkuat cetakan dan mengeraskan permukaan rongga cetakan.

Keuntungan dari cetakan kulit :

1.  Permukaan rongga cetak lebih halus dibandingkan dengan cetakan pasir basah;
2.  Permukaan yang halus tersebut memudahkan logam cair selama penuangan dan dihasilkan permukaan akhir yang lebih baik;
3.  Dimensi lebih akurat;
4.  Memilki kolapsibilitas yang sangat baik, sehingga dapat dihindarkan terjadinya keretakan pada hasil coran.

Kelemahan : 

1.  Pola logam lebih mahal dibandingkan dengan pola yang digunakan pada cetakan pasir basah;  
2.  Kurang cocok bila digunakan untuk jumlah produksi yang rendah (hanya cocok untuk produksi massal).

Cetakan Kulit

Pembuntan Cetakan Kulit

Pembuatan cetakan kulit adalah bagian dari proses pengecoran yang dapat dijelaskan sebagai berikut: Pertama-tama pola logam dipanaskan mula-mula kemudian  pasir silika yang dicampur dengan resin fenol sebagai pengikat, ditaburkan di atasnya, maka terbentuklah cetakan kulit yang tipis dan keras karena pengaruh set—panas dari  Cara ini disebut juga cara "Croning" atau proses—C. 

cara pembuatan kulit dengan mesin pembuat cetakan kulit yang mempergunakan kotak tabur dengan urutan proses sebagai berikut: 

1. Pola dan pasir dbiarkan untuk beberapa detik, yang kemudian dipütar  kembali ke kedudukan asal. Pasir yang tidak mengeras jatuh lagi ke dalam kotak  tabur sedangkan lapisan setebal 5 sampai 7 mm tetap melekat pada Pola. 
2. Pola dibalik kembali bersama kotak tabur maka pasir tertabur di atas pola Dengan demikian terbentuk lapisan tipis yang keras pada permukaan disebabkan pengaruh set-panas dari resin
3. Pola diputar dan diletakkan pada kotak tabur yang berisi pasir cetak kulit
4. Pola yang terbuat dari besi cor atau aluminium yang telah dipasang pada plat logam, diletakkan pada rangka pemanas (pemanas listrik atau gas) untuk  panaskan mula pada 200 sampai 250 0C, kemudian larutan silikon yang berfungsi  sebagai pemisah disemprotkan pada pola tersebut. 
5. Pelat pola bersama lapisan kulit dibalik dan diletakkan di dalam tungku,  gang pada temperatur 200-300 oC maka seluruh lapisan kulit mengeras dalaam beberapa menit 
6. Kemudian dikeluarkan dari tugku dan kulit dibuka dari pola dengan  mempergunakan pena pembuka yang  terpasang pada pola logam. Maka setengah dari cetakan kulit selesai.

Gambar Proses pembuatan cetakan kulit

Gambar Pola logam untuk pembuatan cetakan kulit

Pasir Cetak Kulit

Pasir cetak kulit dibaggi menjadi 2 macam

1. Pasir resin

Pasir resin adalah campuran antara resin fenol dan pasir silica. Kadar resin kira kira 4-7% berat jenis bubuk resin berbeda sekali dengan berat jenis pasir silica dan tidak mudah dicampur secara merata. Karena itu perlu dicampur sdikit metil alcohol.

2. Pasir berlapis

Pasir berlapir terdiri dari butir-butir pasir yang diselubungi oleh resin fenol dibuat dengan cara sebagai berikut:

1. Tambahkan resin cair pada pasir untuk menutupi butik-butir pasir, kira-kira pada temperature 150 0C (cara pelapisan panas).
2. Aduklah agar butuir-butir pasir tertutup oleh resin, pada temperature kamar (proses dingin)
3. Panaskan pasir silica dan tutupi butir-butir pasir dengan bubuk rsin (proses panas kering)

Kelebihan dari pasir berlapis ialah:

• Mnggunankan lebih sedikit resin dibandingkan dengan pasir resin.
• Kadar resin dari pasir berlapis adalah 2,5 – 3,5 % berbeda dengan pasir resin, pasir berlapis mempunyai distribusi resin fenol yang merata dan menyebabkan cetakan kulit yang homogen dan kuat. 
• Terutama sangat efktif untuk dipergunakan pada musim pembuat cetakan kulit tiup dimana biasanya pasir rsin terpisah. 

Download Materi PPT