Cetakan Pasir:Definisi dan Klasifikasi | Casting | Metalurgi

Pada artikel kali ini kita akan membahas tentang :- 1. Pengertian Cetakan Pasir 2. Klasifikasi Cetakan Pasir 3. Pengumpanan Logam.

Definisi Cetakan Pasir:

Cetakan pasir dapat didefinisikan sebagai wadah pasir yang telah dibentuk sebelumnya di mana logam cair dituangkan dan dibiarkan mengeras. Setelah pengecoran dikeluarkan dari cetakan pasir, cetakan pasir umumnya dihancurkan. Cetakan diisi dengan menuangkan logam cair ke dalam lubang di bagian atas cetakan dan bagian yang tepat dibuat untuk memungkinkan logam mengalir ke semua bagian cetakan dengan gravitasi.

Coran berukuran kecil atau sedang umumnya dibuat dalam labu—wadah berbentuk kotak persegi panjang, tanpa bagian atas dan bawah. Labu dapat dibuat dalam dua atau tiga bagian, dan bagian-bagiannya dipegang sejajar dengan pin dowel. Labu harus dijepit sebelum menuangkan logam cair ke dalamnya, untuk mencegah efek apung dari logam cair mengangkat bagian atas labu.

Klasifikasi Cetakan Pasir:

Bergantung pada bahan yang digunakan, cetakan dapat diklasifikasikan sebagai:

1. Cetakan pasir hijau,

2. Jamur kulit-kering,

3. Cetakan pasir kering,

4. Cetakan Berikat Semen,

5. Cetakan logam.

1. Cetakan Pasir Hijau:

Cetakan pasir hijau adalah cetakan pasir, di mana ada uap air di pasir pada saat menuangkan logam cair. Butir-butirnya disatukan oleh tanah liat yang lembab. Tingkat kelembaban harus dikontrol dengan hati-hati. Ini digunakan untuk pengecoran, hampir semua paduan besi. Pasir hijau tersedia dalam berbagai jenis dan digunakan untuk membuat cetakan kecil, sedang dan bahkan sering besar.

Cetakan pasir hijau paling murah untuk dibuat karena bahan dasarnya lebih murah. Output yang lebih besar dapat diperoleh dari ruang lantai yang diberikan. Ini tidak memerlukan operasi atau peralatan pendukung tetapi inti pasir kering harus digunakan. Ini menjadi lebih lembut dari cetakan pasir kering, memungkinkan kebebasan yang lebih besar dalam kontraksi, ketika coran mengeras dan dingin.

Selain itu, pencetakan tidak memakan waktu lama. Namun, cetakan pasir hijau memiliki beberapa kelemahan yaitu, tidak sekuat yang lain dapat rusak selama penanganan atau oleh erosi logam. Kelembaban yang ada di pasir juga dapat menyebabkan cacat tertentu pada pengecoran seperti lubang tiup, lubang gas, dll.

Cetakan ini tidak dapat disimpan dalam waktu lama. Permukaan akhir pengecoran yang diperoleh dari cetakan pasir hijau tidak terlalu halus. Terkadang aditif seperti debu batu bara atau bahan organik juga ditambahkan dan kemudian disebut cetakan lempung.

Tabel berikut (3.5) menunjukkan komposisi pasir hijau untuk berbagai keperluan:

Tiga metode pencetakan pasir hijau yang umum digunakan adalah:

(a) Metode Pasir Terbuka:

Ini adalah bentuk paling sederhana di mana, seluruh cetakan dibuat di lantai pengecoran atau di hamparan pasir di atas permukaan lantai. Metode ini terutama digunakan untuk coran padat sederhana dengan bagian atas datar.

Setelah meratakan dengan benar, pola ditekan di tempat tidur pasir untuk membuat cetakan. Kotak cetakan tidak diperlukan dan permukaan atas cetakan terbuka ke udara. Bak penuang dibuat pada salah satu ujung cetakan, dan saluran pelimpah dipotong pada sisi rongga.

(b) Metode Tempat Tidur:

Dalam metode ini diperlukan suatu coping yaitu penutup pasir. Ini digunakan, ketika permukaan atas casting tidak rata. Pola dipalu ke bawah pasir dari lantai pengecoran atau di tarik diisi sebagian dengan pasir untuk membentuk rongga cetakan. Bagian atas drag dihaluskan dan pasir yang membelah dihamburkan. Sebuah mengatasi ditempatkan di atas pola dan menabrak.

Pelari dan anak tangga dipotong dan kotak penahan diangkat. Pola kemudian ditarik, permukaan cetakan drag and cop selesai dan coping diganti pada posisi yang benar untuk menyelesaikan cetakan.

(c) Metode Turn-Over:

Metode ini biasanya digunakan untuk pola solid dan split. Setengah dari pola ditempatkan dengan sisi datarnya pada papan cetakan, sebuah tarikan ditabrak dan digulingkan. Selanjutnya, tutupnya ditempatkan di atas separuh pola lainnya dan ditabrak dan digulingkan. Dua bagian pola diguncang dan ditarik. Sekarang, tutupnya ditempatkan pada seret untuk merakit cetakan.

2. Cetakan Kulit-Kering:

Ini terbuat dari pasir hijau dengan baking pasir kering. Dalam beberapa kasus, kelembaban dikeringkan dari lapisan permukaan pasir hingga kedalaman 25 mm dengan pemanas atau obor gas. Ini lebih umum dalam cetakan besar dan dapat digunakan untuk pengecoran, hampir semua paduan besi dan non-ferro.

Ini lebih murah untuk dibangun daripada cetakan pasir kering tetapi lebih mahal daripada cetakan pasir hijau dengan ukuran tertentu. Ini memiliki keuntungan dari peralatan yang lebih sedikit, bahan yang lebih murah, waktu persiapan yang lebih sedikit, dan ruang lantai yang lebih sedikit dibandingkan dengan cetakan pasir kering. Namun, ini tidak sekuat cetakan pasir kering dan tidak dapat disimpan dalam waktu lama karena kelembaban dapat berpindah melalui kulit kering.

3. Cetakan Pasir Kering:

Ini dibuat dengan pasir yang tidak memerlukan kelembaban untuk mengembangkan kekuatan. Campuran pasir untuk pekerjaan kecil dan menengah terdiri dari 13 bagian pasir lantai, 8 bagian pasir baru dan 1 bagian kotoran kuda atau serbuk gergaji. Untuk pekerjaan berat, proporsinya adalah 11:9:1 dan untuk pekerjaan ekstra berat—10 :10 :1.

Permukaan cetakan disemprot dengan air tetes tebu. Semua bagian cetakan dipanggang dalam tungku pada suhu 150-300 °C (sampai kelembaban dihilangkan) untuk meningkatkan kekuatan, menahan erosi, dan memperbaiki kondisi permukaan. Cetakan pasir kering dapat digunakan untuk banyak paduan tetapi lebih umum digunakan untuk pengecoran baja.

Ini digunakan sebagian besar dalam operasi kecil dan menengah. Untuk operasi berukuran lebih besar, cetakan pasir kering dibuat dalam beberapa bagian dan dirakit setelah dipanggang. Cetakan pasir kering lebih kuat dan dapat ditangani dengan lebih mudah dengan sedikit kerusakan dan juga dapat disimpan lebih lama.

Ini menahan erosi logam, dan kecenderungan untuk cacat terkait kelembaban dihilangkan. Kerugian dari cetakan ini adalah membutuhkan bahan cetakan yang lebih mahal, biaya tenaga kerja yang tinggi, dan operasi ekstra, peralatan dan ruang yang dibutuhkan.

4. Cetakan Berikat Semen:

Dalam cetakan ini, pasir silika yang diikat dengan semen Portland digunakan sebagai bahan cetakan, yang mengering di udara. Cetakan ini paling sering digunakan untuk pekerjaan besi yang sangat besar dan cetakan lubang dan dalam kasus lain, di mana pemanggangan tidak mungkin dilakukan. Ini memiliki kekuatan tinggi dan memiliki semua keunggulan pasir kering.

Untuk cetakan ini, ruang ekstra untuk operasi pengeringan udara harus disediakan. Bahan yang digunakan dalam cetakan ini tidak dapat digunakan lagi seperti cetakan lainnya, sehingga prosesnya menjadi mahal.

5. Cetakan Logam:

Ini digunakan untuk die-casting, cetakan permanen dan proses pengecoran sentrifugal.

Pengumpanan Logam dalam Cetakan Pasir:

Untuk mengatasi masalah pengumpanan, terutama ketika pengecoran rumit dalam ukuran dan bentuk, adalah aspek yang paling penting untuk memastikan coran suara. Masalah yang dihadapi karena lambatnya laju abstraksi panas dari massa logam yang besar. Ini menghasilkan meminimalkan gradien suhu dan kesulitan dalam memperoleh pemadatan secara terarah menuju pengumpan.

Sementara, mudah untuk mendapatkan pemadatan terarah dengan paduan yang memiliki rentang beku pendek, cukup sulit dengan paduan yang memiliki rentang beku yang lebar. Lokasi pengumpan dan penambah, untuk memasok cairan panas ke bagian yang lebih tebal, yang mungkin menjadi terisolasi selama pemadatan, dan untuk menetapkan gradien suhu pada awalnya, sangat penting. Kadang-kadang gradien suhu dapat dibuat secara artifisial dengan menggunakan dingin di dalam cetakan, bantalan isolasi dan bagian runcing.

Perlu dicatat bahwa rongga susut cenderung terbentuk di bagian seperti T_s dan salib dll. yang membutuhkan waktu lebih lama untuk memadat karena dalam kasus seperti itu, volume logam lebih banyak dan luas permukaan tempat panas dapat keluar berkurang. Solusinya, oleh karena itu, terletak pada penyediaan bentuk di mana volume logam berkurang dan luas permukaan yang dilaluinya, yang dapat melepaskan panas meningkat.

Dalam kasus persilangan, hasil terbaik dapat diperoleh baik dengan mengejutkan lokasi rusuk, atau memasukkan lubang berinti di tengah salib, atau menggunakan jaring melingkar yang dindingnya lebih tipis dari rusuk lurus. Harus dipastikan bahwa bagian terakhir yang mengeras akan diumpankan dengan logam dari pengumpan. Oleh karena itu, desain, ukuran, dan lokasi pengumpan, gerbang, dan saluran adalah yang paling penting.

Biasanya masalah makan paling baik diselesaikan dengan pengalaman, namun beberapa aturan ilmiah dan empiris yang dikembangkan dengan pengalaman akan ditemukan untuk menjadi panduan yang baik dalam mengatasi masalah ini.

(i) Pendekatan Perpindahan Panas (Efek Waktu Akar Kuadrat):

(ii) Aturan Chvorinov:

Menurut aturan Chvorinov, ketebalan kulit yang seragam,

Jadi, untuk setiap bentuk di mana kondisi batas antarmuka yang sama berlaku, menurut aturan Chvorinov, waktu pemadatan berbanding lurus dengan kuadrat rasio volume terhadap luas permukaan.

Untuk memastikan bahwa logam dalam pengumpan mengeras terakhir,

Untuk volume yang sama, waktu pemadatan akan semakin meningkat untuk bentuk-bentuk berikut secara berurutan karena luas permukaannya untuk volume yang sama berkurang:

Saya. Piring,

ii. bar,

aku aku aku. balok,

iv. silinder pendek,

v. bola.

Padahal, secara teoritis bola membutuhkan waktu paling lama untuk mengeras tetapi tidak layak untuk pengumpan. Silinder pendek paling dekat didekati dan diruncingkan untuk memudahkan pencetakan.