Pasir Cetakan:Jenis dan Konstituen | Casting | Metalurgi
Pada artikel ini kita akan membahas tentang:- 1. Pengertian Pasir Cetakan 2. Jenis-Jenis Pasir Cetakan 3. Konstituen Utama.
Definisi Moulding Sand :
Bahan baku utama yang digunakan dalam pencetakan adalah pasir cetak karena memberikan beberapa karakteristik utama yang mungkin tidak diperoleh dari bahan lain. Pasir cetak didefinisikan sebagai partikel granular yang dihasilkan dari pemecahan batuan, karena aksi kekuatan alam, seperti embun beku, angin, hujan, panas dan arus air. Batuan memiliki komposisi yang kompleks dan pasir mengandung sebagian besar unsur batuan.
Karena alasan ini, cetakan pasir sangat berbeda di berbagai belahan dunia. Di alam, ditemukan di dasar dan tepi sungai dan danau. Pasir cetak diklasifikasikan ke dalam kategori yang berbeda sesuai dengan sifat asalnya.
Konstituen utama pasir cetak adalah sebagai berikut:
i. Silika (SiO2 )—86 hingga 90%,
ii. Alumina (Al2 O3 )—4 hingga 8%,
iii. Oksida besi (Fe2 O3 )—2 hingga 5% dengan jumlah oksida Ti yang lebih kecil,
iv. Mn
v. Ca, dan beberapa senyawa alkali.
Pasir Alami:
Ini juga disebut pasir hijau dan dikumpulkan dari sumber daya alam. Ini berisi air sebagai satu-satunya pengikat. Ini memiliki keuntungan mempertahankan kadar air untuk waktu yang lama, memiliki rentang kerja kadar air yang luas, memungkinkan penambalan dan penyelesaian cetakan yang mudah.
Pasir Sintetis:
Ini adalah pasir buatan yang diperoleh dengan mencampur pasir yang relatif bebas tanah liat, pengikat (air dan bentonit) dan bahan lain sesuai kebutuhan. Ini adalah pasir cetakan yang lebih baik karena sifatnya dapat dengan mudah dikontrol dengan memvariasikan kandungan campuran.
Komposisi pasir sintetis hijau untuk coran baja adalah sebagai berikut.
Pasir silika baru — 25%, pasir lama — 70%, Bentonit — 1,5%, Dextrine — 0,25%, dan kelembapan — 3 hingga 3,5%.
Komposisi pasir sintetis kering untuk coran baja adalah sebagai berikut.
Pasir silika bersih — 15%, pasir tua 84%, Bentonit — 0,5%, dan kelembapan — 0,5%.
Selain itu, ada beberapa jenis pasir khusus seperti Zirkonit, Olivin, dll. Pasir khusus ini lebih mahal daripada silika dan oleh karena itu, hanya digunakan jika penggunaannya dibenarkan.
Jenis Pasir Cetakan:
Pasir cetak dapat diklasifikasikan menurut penggunaannya sebagai berikut:
(i) Pasir Hijau:
Bila pasir dalam keadaan alami (kurang lebih lembab), itu disebut pasir hijau. Ini adalah campuran pasir silika, dengan 18 hingga 30% tanah liat dan 6 hingga 8% air. Tanah liat dan air memberikan kekuatan ikatan pada pasir hijau.
Ini halus, lembut, ringan dan keropos. Karena lembap, ia mempertahankan bentuk yang diberikan padanya di bawah tekanan selama pemerasan.
Saat cetakan menjadi padat dengan serudukan, struktur dibuat keropos dengan ventilasi. Tepi tajam dihindari dalam pencetakan pasir hijau, karena ini lemah, pecah saat logam panas dituangkan.
Pasir hijau umumnya digunakan untuk pengecoran cetakan berukuran kecil atau sedang. Output yang lebih besar dapat diperoleh dari ruang lantai tertentu karena biaya dan penundaan yang terlibat dalam pengeringan cetakan dapat dihemat. Debu batubara dicampur dalam pasir hijau untuk mencegah cacat pada coran.
(ii) Pasir Kering:
Pencetakan pasir kering digunakan untuk coran besar. Cetakan yang disiapkan di pasir hijau dikeringkan atau dipanggang untuk menghilangkan, hampir, semua kelembapan pasir lembab. Struktur dalam kotak cetakan setelah pengeringan menjadi lebih kuat dan kompak. Ventilasi karena itu diperlukan tetapi tidak sampai sejauh itu, seperti dalam kasus cetakan pasir hijau. Untuk cetakan berat yang lebih besar, kotoran sapi, kotoran kuda, dll. dicampur dengan pasir dari butiran yang lebih kasar.
(iii) Pasir Lempung:
Ini adalah campuran tanah liat dan pasir yang digiling dengan air menjadi pasta plastik tipis, dari mana cetakan dibuat di atas batu bata lunak.
Pasir lempung mengandung hingga 50% tanah liat dan mengering dengan keras. Ini juga mengandung tanah liat api. Itu harus cukup perekat untuk menahan permukaan vertikal dari struktur kasar cetakan. Cincang nyasar dan kotoran biasanya digunakan untuk membantu mengikat. Kadar airnya berkisar antara 18 hingga 20%.
Loam dikeringkan dengan sangat lambat dan sempurna sebelum siap untuk dicor. Ini digunakan untuk casting coran berbentuk biasa yang lebih besar seperti panci kimia, drum, dll.
(iv) Pasir Menghadapi:
Ini digunakan langsung di sebelah permukaan pola dan bersentuhan dengan logam cair. Karena, ia mengalami kondisi yang paling parah, ia harus memiliki kekuatan dan refraktori yang tinggi. Terbuat dari pasir silika dan tanah liat, tanpa penambahan pasir bekas.
Berbagai bentuk karbon yang dikenal sebagai bahan pelapis, (misalnya bubuk plumbago, timah ceylon atau grafit) digunakan untuk mencegah logam terbakar ke dalam pasir. Terkadang mereka dicampur dengan pasir cetak halus 6 hingga 15 kali untuk membuat permukaan cetakan.
Menghadapi lapisan pasir dalam cetakan, biasanya berkisar antara 20 hingga 30 mm. Pasir hadap terdiri dari 10 hingga 15% dari seluruh jumlah pasir cetakan.
(v) Pasir Pendukung:
Pasir cetakan lama yang digunakan berulang kali, berwarna hitam karena penambahan debu batu bara dan terbakar atau bersentuhan dengan logam cair dikenal sebagai backing sand atau floor sand atau black sand. Ini digunakan untuk mengisi cetakan di bagian belakang lapisan yang menghadap. Ini lemah dalam kekuatan ikatan karena tepi tajam butiran pasir menjadi bulat karena suhu tinggi logam cair dan pembakaran kandungan lempung.
(vi) Pasir Sistem:
Ini digunakan dalam pencetakan mesin untuk mengisi seluruh labu. Kekuatan, permeabilitas, dan refraktorinya harus lebih tinggi dari backing sand.
(vii) Pasir Perpisahan:
Kotak cetakan dipisahkan dari menempel satu sama lain dengan menyebarkan pasir kering tajam halus yang disebut 'pasir perpisahan'. Pasir perpisahan juga digunakan untuk menjaga agar pasir hijau tidak menempel pada pola. Ini adalah pasir silika bebas tanah liat yang bersih. Pasir inti yang terbakar juga dapat digunakan untuk tujuan ini.
(viii) Pasir Inti:
Digunakan untuk membuat core. Ini adalah pasir silika yang dicampur dengan minyak inti (minyak biji rami, rosin, minyak mineral ringan dan bahan pengikat lainnya). Demi pitch ekonomi atau tepung dan air dapat digunakan sebagai pasir inti untuk inti besar.
(ix) CO2 -Pasir:
Dalam CO2 pasir, butiran silika, bukannya dilapisi dengan tanah liat alami, dilapisi dengan natrium silikat. Campuran ini pertama dikemas di sekitar pola dan kemudian dikeraskan dengan melewatkan CO2 melalui celah selama sekitar satu menit. Pasir kemudian mengeras dan menghasilkan cetakan yang kuat.
(x) Pasir Kerang:
Pasir cangkang adalah pasir sintetis yang dilapisi dengan resin fenol atau urea-formaldehida dan diawetkan dengan pola yang dipanaskan untuk menghasilkan cangkang yang sangat kuat dan tipis. Tidak diperlukan pasir cadangan untuk menopang berat coran. Karena, paduan mengeras pada suhu tinggi, resin tidak terdisosiasi. Tetapi cetakan hancur ketika pengecoran telah dipadatkan karena putusnya ikatan kimia oleh panas dari pengecoran pemadatan.
(xi) Menghadapi Pasir:
Biasanya, pasir menghadap pertama kali diterapkan pada pola, sehingga hanya pasir yang bersentuhan dengan logam cair. Pasir ini cukup tahan api agar tidak melebur dan terbakar saat bersentuhan dengan logam.
(xii) Pasir Pendukung:
Ini diterapkan sebagai dukungan mekanis cadangan untuk pasir yang menghadap. Ini permeabel untuk memungkinkan gas keluar.
(xiii) Pencucian Cetakan:
Ini adalah bubur dari butiran keramik halus. Ini diterapkan di atas permukaan cetakan untuk meminimalkan sekering butiran pasir yang menghadap. Ini juga menghasilkan permukaan yang lebih halus pada casting karena mengisi celah.
Konstituen Utama Pasir Cetak :
Silika, tanah liat (ikatan) dan kelembapan adalah tiga unsur utama dari pasir cetak. Silika dalam bentuk kuarsa granular (itu sendiri pasir) adalah konstituen utama pasir cetak. Pasir silika mengandung 80 hingga 90% silikon oksida dan dicirikan oleh suhu pelunakan yang tinggi dan stabilitas termal. Ini menanamkan refraktori, resistivitas kimia dan permeabilitas pasir.
Ditentukan menurut ukuran dan bentuknya. Butir pasir bisa halus, sedang, atau kasar dalam hal ukuran, dan bisa bulat, semi-sudut atau majemuk, dalam hal bentuk. Pasir halus diinginkan untuk coran kecil dan rumit. Karena butiran halus terletak dekat, permeabilitasnya buruk. Pasir berukuran sedang digunakan pada pekerjaan bangku dan pekerjaan lantai ringan. Partikel kasar digunakan untuk coran besar untuk memungkinkan gas keluar.
Ukuran butir ditentukan dengan melewatkan pasir melalui saringan. Butir bulat memiliki kontak paling sedikit satu sama lain dan kurang kuat; permeabilitasnya tinggi. Butir sub-sudut relatif kurang permeabel dari butir bulat. Butir sudut yang memiliki tepi yang jelas memberikan lebih banyak kekuatan dan lebih sedikit permeabilitas. Biji-bijian majemuk menjadi gumpalan keras tidak disukai.
Silikon oksida diperoleh dari batuan kuarsa atau dengan dekomposisi granit (terdiri dari kuarsa dan felspar).
Felspar ketika terurai, menjadi tanah liat yang memberikan plastisitas pada pasir cetakan dalam keadaan lembab, yaitu memberikan tindakan dan kekuatan ikatan yang diperlukan dengan adanya kelembaban dan meningkatkan kekuatannya setelah pengeringan. Biasanya, jumlah tanah liat yang ditemukan di pasir silika bervariasi dari 6 hingga 10%.
Lempung sebenarnya terdiri dari lanau halus (deposit mineral yang tidak memiliki sifat mengikat) dan lempung halus, yang memberikan kekuatan ikatan yang diperlukan untuk membentuk pasir sehingga cetakan tidak kehilangan bentuknya setelah menabrak. Namun, itu mengurangi permeabilitas. Terlalu banyak tanah liat menyebabkan retaknya cetakan setelah pengeringan.
Oksida besi magnesia, soda kalium, kapur dan air adalah zat lain, yang ditemukan di pasir cetak. Pasir cetakan yang baik mengandung kotoran di bawah 2 persen. Cetakan pasir hijau dilakukan dengan pasir dengan kadar air rendah (3 hingga 5%). Dalam pencetakan pasir kering, lebih banyak air hadir saat membuat cetakan, karena bermanfaat dalam meningkatkan kekuatan ikatan kering setelah disimpan.
Sering kali debu batu bara juga ditambahkan yang membuat pasir lebih terbuka dan membantu mendinginkan cetakan setelah logam dituangkan. Ini menyerap jumlah panas yang cukup tinggi, mencegah butiran pasir terlalu panas dan menyatu. Itu juga melepaskan CO2 yang film pelindungnya membantu menjaga logam dan pasir terpisah satu sama lain.
Gbr. 3.17 menunjukkan empat jenis butiran pasir. Keberhasilan proses pengecoran sangat bergantung pada kuat tekan, permeabilitas, (laju aliran gas melalui spesimen pasir di bawah tekanan diferensial tertentu di atasnya), deformasi, kemampuan aliran, (kemampuan pasir untuk mengalir di sekitar dan di atas pola selama serudukan). ) dan refraktori pasir cetak. Gambar 3.18 menunjukkan, bagaimana kadar air dalam pasir cetak (untuk rasio pasir-lempung tertentu) mempengaruhi semua sifat penting dari pasir cetak ini.
