Besi Ulet Pengecoran Pasir – Kemampuan dan Keterbatasan Proses

Baja karbon tidak mudah untuk dicor pasir karena titik lelehnya yang tinggi. Besi cor ulet adalah alternatif. Titik lelehnya yang lebih rendah menyediakan cara untuk mencapai sifat metalurgi yang serupa dengan baja di bagian cor pasir. Beralih dari baja ke coran besi ulet adalah cara untuk mengurangi kebutuhan pemesinan dan mungkin juga biaya potong.

Berikut adalah pengantar untuk besi tuang ulet dan penjelasan tentang apa yang terlibat dalam pengecoran pasir.

Dua Jenis Besi Cor

Pengecoran telah membuat dan bekerja dengan besi cor abu-abu selama berabad-abad. Ini meleleh dan mudah dicor dan memiliki kemampuan mesin yang baik tetapi kelemahannya adalah kekuatan tarik dan keuletan yang rendah.

Kekuatan yang rendah disebabkan oleh serpihan grafit yang tersebar di seluruh matriks logam. Ini memberikan titik inisiasi retak yang mengarah pada kelemahan.

Besi tuang ulet, yang dikembangkan selama pertengahan abad kedua puluh, mengatasi masalah ini. Menambahkan sejumlah kecil elemen yang dipilih dengan cermat ke pig iron berkualitas tinggi yang kaya karbon menciptakan bola grafit kecil dalam matriks ferit dan perlit (Fe3C), bukan serpihan. Karena alasan ini, besi ini terkadang disebut sebagai besi tuang bulat atau nodular.

Besi cor ulet sedikit kurang padat dari baja, (0,256 lb/in3 / 7,1 g/cm3 versus 0,284 lb/in3 / 7,8 g/cm3), dan oleh karena itu lebih ringan, namun kekuatan tariknya sangat mirip. Ini memiliki keuletan yang cukup baik, ketahanan aus yang baik, dan dapat menyerap beban kejut.

Proses Pengecoran Pasir

Pengecoran pasir dimulai dengan pola yang meniru bagian yang dicor. Ini ditempatkan ke dalam kotak yang dikemas dengan pasir. Pola tersebut kemudian dikeluarkan untuk meninggalkan rongga yang akan diisi dengan logam.

Kotak itu, secara teknis, sebuah “botol”, terdiri dari dua bagian, sebuah “cope” atas dan “drag” yang lebih rendah. Bagian-bagian terbentuk di dalam cop di mana logam akan mengalir masuk, dan kelebihan logam akan naik setelah rongga diisi. Ini adalah pelari dan penambah.

Setelah logam mengeras, pasir dikocok, dan pengecoran dikirim untuk pelepasan runner dan riser sebelum dikerjakan dengan mesin.

Besi dan Pasir Ulet

Pasir memainkan peran penting dalam proses pengecoran. Menjadi sedikit permeabel, memungkinkan gas untuk keluar sementara pada saat yang sama mendinginkan logam cair, yang mengeras dari luar ke dalam. Kerapatan kemasan dan komposisi pasir harus dikelola dengan hati-hati untuk memastikan penyusutan logam yang konsisten dan kualitas bagian.

Besi ulet biasanya dicor di pasir hijau yang mengandung sekitar 5% debu batubara. "Hijau" dalam konteks ini tidak mengacu pada warna tetapi pada kadar air. Pasir “Hijau” adalah pasir yang belum melalui proses pengeringan.

Selain pasir itu sendiri, pasir hijau untuk pengecoran mengandung proporsi lempung bentonit. Ini berfungsi sebagai pengikat dan menyatukan pasir yang dikemas dalam labu.

Debu batubara, kadang-kadang disebut “batubara laut”, merupakan konstituen penting dari pasir untuk pengecoran besi ulet. Perannya adalah untuk menghasilkan atmosfer pereduksi yang mengambil oksigen yang dilepaskan ketika besi panas bersentuhan dengan pasir. Ini memperlambat ekspansi dan menghasilkan permukaan cor yang lebih halus dan bersih dengan lebih sedikit pasir yang terbakar. Pasir cor yang mengandung debu batubara mudah dikenali dari penampilannya yang abu-abu atau hampir hitam.

Inokulasi Besi Cor

Dua langkah pemrosesan adalah kunci untuk membuat bagian besi cor yang dapat bersaing dengan baja. Ini adalah inokulasi dan pengobatan magnesium. Untuk besi cor ulet kualitas terbaik, pengerjaannya dilakukan sesaat sebelum penuangan.

Inokulasi membahas kecenderungan karbon untuk mengendap sebagai serpihan grafit. Ini memerlukan penambahan sejumlah kecil paduan yang dipilih secara khusus yang memberikan titik bagi karbon untuk bernukleasi atau mengkristal. Ini mencegah pembentukan serpihan yang merusak kekuatan dan keuletan.

Dengan cara yang sama, magnesium ditambahkan untuk "menyeka" belerang dalam besi. Seperti halnya inokulasi, ini meningkatkan sifat mekanik logam yang dihasilkan.

Kemampuan dan Keterbatasan

Pengecoran pasir ulet sangat ideal untuk memproduksi bagian besi cor yang dapat bersaing dengan baja. Kelonggaran penyusutan dan sudut draf diperlukan untuk membuat suku cadang berkualitas dan pemesinan sekunder hampir selalu diperlukan untuk menambahkan fitur presisi seperti lubang dan permukaan pemasangan. Selain itu, bagian tipis tidak praktis. Namun, permukaan akhir yang baik dapat diperoleh dengan menggunakan debu batu bara.

Pengecoran pasir menawarkan sedikit batasan pada ukuran bagian yang dapat dicor. Bagian-bagian kecil dengan berat kurang dari satu pon (0,5kg) dicor serta yang beratnya ratusan pon dan diukur dalam kaki.