Pengecoran Pasir:Proses dan Karakteristik | Industri | Metalurgi

Pada artikel ini kita akan membahas tentang proses dan karakteristik pengecoran pasir.

Proses Pengecoran Pasir:

Pentingnya pengecoran pasir semakin meningkat dari hari ke hari karena penelitian ilmiah telah membawa banyak aplikasi dan adaptasi di bidang industri pengecoran. Ini mungkin cara termudah dan paling nyaman untuk memberikan bentuk yang diinginkan pada logam.

Pasir adalah bahan yang paling umum digunakan, karena dapat dengan mudah dikemas dalam bentuk apa pun, memiliki permeabilitas tinggi dan tahan terhadap suhu tinggi. Dengan demikian, bentuk kompleks dapat dengan mudah dicetak dengan menggunakan cetakan pasir, yang mungkin tidak dapat dilakukan sebaliknya. Untuk menjamin manfaat biaya dan kualitas yang optimal, detail desain berikut harus dipertimbangkan.

Gambar 3.41 menunjukkan diagram alir proses pengecoran pasir.

Sistem Penuangan Otomatis:

Untuk mencapai bahan yang lebih rendah dan biaya tenaga kerja, peningkatan produktivitas, kualitas yang lebih baik dan kondisi kerja yang lebih baik, tren menuju otomatisasi pengecoran lengkap. Baru-baru ini, upaya telah dilakukan untuk sistem penuangan induksi otomatis.

Sistem penuangan otomatis, bertindak sebagai antarmuka antara pembuatan cetakan dan peleburan. Sistem ini menahan logam cair yang siap untuk dituang, dan menuangkan logam cair ke dalam cetakan persis seperti yang diperlukan.

Tungku tuang induksi, menggunakan stopper terkontrol untuk menuangkan logam cair langsung ke dalam cetakan atau dalam jumlah tertentu ke dalam sendok tuang perantara, digunakan untuk tujuan ini dan ini memiliki karakteristik berikut-Pertahankan suhu dan komposisi kimia dari logam cair konstan selama memegang dan menuangkan; menghilangkan inklusi terak dari logam cair yang dituangkan; menambahkan inokulasi dan bahan paduan pada waktu yang tepat dan dalam jumlah yang terukur secara tepat; sesuaikan laju penuangan dengan kapasitas asupan cetakan; ukur berat logam yang dituangkan dengan tepat.

Tungku penuangan semacam itu terdiri dari cangkang silinder dengan lapisan tahan api, penutup yang disegel tekanan, induktor saluran bergelang, penghenti dan sistem kontrol tekanan. Pengisian dan penuangan dilakukan melalui saluran berbentuk siphon, yang ujung bawahnya terletak di dasar tungku, untuk memastikan penuangan yang hampir bebas terak.

Gas bertekanan memaksa logam cair ke dalam nozzle penuangan tungku melalui sumbat. Gas bertekanan juga menjaga tingkat logam cair dalam nosel konstan terlepas dari berbagai jumlah logam dalam tungku. Laju penuangan logam dikendalikan oleh pergerakan stopper.

Sebuah silinder servo pneumatik menyesuaikan perjalanan stopper terus menerus sesuai dengan program penuangan.

Karena posisi penuangan tidak selalu sama, tungku dapat bergerak dalam dua arah (membujur dan melintang) relatif terhadap pabrik pencetakan. Perangkat miring hidraulik memungkinkan tungku dikosongkan sepenuhnya.

Induktor bersudut bergelang ke dasar tungku. Flensa berpendingin air. Karena kecenderungan logam yang lebih panas untuk naik, area di sekitar tenggorokan sebagian besar bebas dari pembentukan kerak, sehingga dapat diakses untuk pembersihan mekanis. Induktor itu sendiri mudah diakses dari luar tungku. Karena ketinggian keseluruhannya yang relatif rendah, tungku tidak harus ditempatkan di dalam lubang, tetapi dapat dipasang di lantai pengecoran.

Siphon pengisian dan penuangan juga mudah dibersihkan secara mekanis. Partikel oksida tersuspensi yang dihasilkan dalam saluran siphon, terutama ketika logam cair diperlakukan dengan magnesium, diendapkan pada lapisan tahan api. Oleh karena itu, bagian atas sifon pengisian dan penuangan memiliki flensa agar mudah dibersihkan.

Tungku penuangan induksi menghilangkan inklusi terak, memastikan laju penuangan yang diperlukan, mengukur berat logam cair dengan tepat dan menjaga suhu lelehan konstan selama penuangan. Logam cair harus dituangkan pada tingkat yang sesuai dengan kapasitas asupan cetakan.

Di antara kemajuan pengecoran terbaru adalah pemantauan elektronik dari proses penuangan, yang dapat dikontrol loop terbuka menggunakan prinsip mengajar atau loop tertutup dikontrol dengan mengatur tingkat gerbang cetakan.

Produktivitas dapat ditingkatkan secara signifikan dengan menggunakan sendok perantara, dioperasikan baik sebagai sistem miring atau dengan kontrol penghenti ketika permintaan khusus dibuat pada proses penuangan.

Sistem penuangan otomatis yang modern memungkinkan operasi pengecoran terus menerus dengan menahan logam cair yang siap untuk dituang setiap saat dan memastikan bahwa, itu dituangkan ke dalam cetakan persis seperti yang diperlukan.

Penyediaan Gerbang:

Pengecoran pasir diproduksi dengan menuangkan logam cair ke dalam cetakan melalui lubang yang disebut “gerbang”. Ini adalah praktik konvensional untuk menempatkan gerbang baik di garis perpisahan atau di bagian paling bawah dari pengecoran.

Sistem gating (terdiri dari bak penuangan, sprue, runner, gerbang, dll.) mencapai tujuan berikut:

(i) Untuk mengarahkan logam cair ke dalam cetakan dengan turbulensi minimum. Turbulensi yang berlebihan menyebabkan aspirasi udara dan pembentukan dross.

(ii) Untuk mengisi sistem cetakan sepenuhnya. (Ini harus dilakukan dengan sedikit gangguan, sehingga meningkatkan kebersihan dan mengurangi oksidasi).

(iii) Untuk mendistribusikan logam dengan gangguan paling sedikit untuk mengurangi erosi bahan cetakan dan inklusi pasir yang diakibatkannya.

(iv) Untuk menyaring atau memisahkan dross atau benda asing lainnya yaitu, saat logam mengalir melalui sistem gating, pasir lepas, oksida dan terak harus dicegah memasuki rongga cetakan dengan memberikan tindakan skimming. (Diinginkan bahwa pelengkap, yang menghalangi aliran logam tidak boleh digunakan. Juga inti tipis atau dinding pemisah, yang mungkin terkelupas ketika terkena logam panas harus dihindari dalam desain).

Bagian yang lebih berat harus diberi makan dengan logam panas yang cukup melalui kepala dan anak tangga untuk mengimbangi penyisihan penyusutan.

Persyaratan Sistem Gerbang Ideal:

Seperti yang telah disebutkan sistem gating meliputi bak penuangan, sprue, runner, riser dan gate. Sistem gating harus mempromosikan gradien suhu yang menguntungkan untuk pemadatan terarah. Kecepatan masuk logam harus minimal dan bebas dari turbulensi untuk menghindari erosi cetakan dan permukaan inti. Sistem gating harus ditabrak sekeras atau lebih keras dari rongga cetakan.

Berbagai bagian sistem gating harus dibulatkan, halus dan ramping untuk mencegah turbulensi dan erosi. Itu harus menghindari pembentukan oksida dan sampah lainnya dan tetap bebas dari pasir lepas dan mencegah perjalanan mereka ke pengecoran. Seorang pelari harus diperpanjang beberapa jarak di luar gerbang terakhir untuk menjebak setiap sampah dari aliran pertama dari logam. Kotoran dan terak yang ada di sendok tidak boleh dibawa ke rongga cetakan.

Sistem gating harus menghindari entrainment atau penyerapan udara/gas ke dalam logam saat melewatinya. Logam dengan superheat yang berlebihan dapat meningkatkan kandungan gas dari logam dan dapat menghasilkan lebih banyak sampah dan mempengaruhi pemadatan terarah. Gerbang harus mengarahkan logam ke bagian pengecoran yang lebih berat, lebih disukai di bawah atau melalui riser. Akhirnya gerbang harus praktis dan ekonomis untuk dibuat.

Sistem Penuangan:

Hal-hal penting yang harus diperhatikan dalam perancangan sistem penuangan coran adalah:

(i) Aliran cairan tidak boleh merusak (mengikis) dinding cetakan.

(ii) Cairan tidak boleh membawa pasir atau kotoran ke dalam coran.

(iii) Aspirasi gas ke dalam aliran logam cair harus dihindari.

(iv) Penuangan logam dengan kehilangan suhu minimum dan pembentukan gradien suhu pada permukaan cetakan dan di dalam logam untuk membantu pemadatan terarah menuju riser.

Semua ini dapat dicapai dengan desain yang sesuai dari sistem gating dan sistem pori yang tepat.

Agar tidak ada udara yang diserap oleh logam cair pada bagian bawahnya di pintu gerbang, bentuk pintu gerbang harus sedemikian rupa sehingga tekanan cairan pada setiap titik di bagian pintu gerbang tidak di bawah tekanan atmosfer. Ini dimungkinkan, ketika sisi gerbang bawah dibuat hiperboloid di bagian.

Karena bentuk hiperbolik sulit untuk dibuat, bagian lancip dengan diameter lebih besar di bagian atas dan lebih kecil di bagian bawah dapat digunakan. Dalam praktek yang sebenarnya, sebuah bak penuangan disediakan di bagian atas dan logam diumpankan melalui sprue vertikal meruncing dan gerbang horizontal pendek seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.43. Susunan ini meminimalkan oksidasi dan mengurangi kerusakan rongga cetakan karena gaya logam yang masuk berkurang.

Penampang sariawan dapat berbentuk lingkaran, persegi atau persegi panjang. Ukuran sariawan biasanya bervariasi dari 10 mm persegi untuk coran kecil (di bawah 12 kg) hingga sekitar 20 mm persegi untuk coran berat. Ukuran sprue harus cukup sehingga tetap penuh selama seluruh operasi penuangan, dan logam tidak memasuki rongga cetakan dengan kecepatan tinggi, menyebabkan cipratan dan turbulensi.

Jika sariawan lurus memiliki sudut tajam, aspirasi parah yang mengakibatkan turbulensi pada logam terjadi. Aspirasi dapat diabaikan tanpa turbulensi, jika sariawan meruncing, sudut membulat, sumur sariawan disediakan dan bak penuangan tipe bendungan dibuat.

Bak penuang juga mengurangi efek pengikisan dari aliran logam cair yang datang langsung dari tungku dan membantu dalam mempertahankan kepala penuangan yang konstan. Saringan keramik dapat ditempatkan di bagian atas sariawan untuk menghilangkan kotoran.

Inti percikan keramik dapat ditempatkan di bagian bawah sariawan untuk mengurangi gaya pengikisan aliran logam cair. Perangkap skim bob yang ditempatkan di gerbang horizontal dapat disediakan untuk mencegah kotoran yang lebih berat dan lebih ringan memasuki cetakan.

Desain Gerbang:

Gerbang didefinisikan sebagai pembukaan dari runner (jalan umum untuk memasok logam ke sejumlah rongga) ke cetakan. Ukuran dan lokasi gerbang harus sedemikian rupa untuk memastikan pengisian cetakan dengan cepat, distribusi logam di rongga cetakan pada tingkat yang tepat, tanpa kehilangan suhu yang berlebihan, turbulensi, erosi minimum pada cetakan, tanpa menjebak gas dan terak, tidak ada pengembangan retak pada pendinginan, dan pelepasan gerbang yang mudah tanpa merusak casting.

Untuk mencegah pasir lepas dan dross masuk ke rongga cetakan dan untuk memungkinkan logam jatuh ke dalam aliran kecil, sebuah bak penuang ukuran besar disediakan di atas penambah sariawan atau inti saringan dapat dipasang di dalam penuangan. baskom.

Jika logam dituangkan dengan sangat lambat ke dalam rongga cetakan, maka pemadatan dapat dimulai meskipun tidak terisi penuh. Jika dituangkan sangat cepat, kecepatan tinggi akan mengikis permukaan cetakan. Dengan demikian, kecepatan penuangan yang optimal sangat penting.

Gerbang, tergantung pada posisinya, mungkin tipe atas, perpisahan dan bawah. Dalam kasus gating atas, logam cair dituangkan ke kepala atau riser. Dengan demikian, erosi cetakan dengan menjatuhkan logam harus dipastikan dengan membuat cetakan yang keras. Dalam hal ini logam panas tetap berada di atas dan dengan demikian gradien suhu yang tepat ditetapkan untuk pemadatan terarah menuju riser. Gerbang atas dapat dibuat sebagai riser.

Gerbang atas biasanya terbatas pada cetakan kecil dan sederhana atau coran yang lebih besar yang dibuat dalam cetakan dari bahan tahan erosi. Gerbang atas tidak disarankan untuk logam ringan dan mudah teroksidasi seperti aluminium dan magnesium karena takut terperangkap karena penuangan turbulen.

Dalam sistem gating garis perpisahan, logam memasuki rongga cetakan pada tingkat yang sama dengan sambungan cetakan atau garis perpisahan. Sariawan terhubung ke casting melalui gerbang dalam arah horizontal. Dengan demikian dimungkinkan untuk menyediakan skimbob atau skim-gate untuk menjebak terak atau pasir di dalam logam. Choke yang berfungsi sebagai pembatasan mengontrol laju aliran.

Dalam sistem gating bawah, logam cair mengalir ke bagian bawah rongga cetakan di drag dan masuk di bagian bawah casting dan naik dengan lembut di cetakan dan di sekitar inti. Gerbang bawah paling cocok untuk coran baja berukuran besar. Turbulensi dan erosi jamur paling sedikit dalam kasus ini. Namun, waktu yang dibutuhkan untuk mengisi cetakan lebih lama.

Pemadatan terarah sulit dicapai di gating bawah karena logam terus kehilangan panasnya ke dalam rongga cetakan dan ketika mencapai riser, logam menjadi jauh lebih dingin.

Efek Aspirasi:

Dalam desain cetakan yang salah, kecepatan logam mungkin tinggi dan dengan demikian tekanan dapat turun di bawah atmosfer dan gas yang berasal dari pembakaran senyawa organik dapat mengubah aliran logam cair, menghasilkan coran berpori.

Dua kasus dimungkinkan dalam cetakan di mana tekanan negatif mungkin dialami. Salah satunya dalam desain sprue dan lainnya, di mana perubahan arah aliran secara tiba-tiba terjadi. Mengacu pada Gambar 3.47, akan terlihat bahwa tekanan pada titik 1 dan 3 adalah atmosfer.

Menurut teorema Bernoulli, tekanan akan negatif pada 2, jika sariawan seperti yang ditunjukkan oleh garis putus-putus. Untuk mengatasi masalah ini sariawan harus dibuat meruncing, sebaiknya dengan kurva seperti yang ditunjukkan pada garis tegas antara 1 dan 2.

Kondisi lain ditunjukkan pada Gambar 3.48, dimana karena perubahan arah aliran logam, terjadi efek kontrak vena. Untuk menghindari tekanan negatif di wilayah ini, bentuk cetakan harus sesuai dengan profil kontrak vena.

Rasio Gerbang:

Rasio gerbang didefinisikan sebagai rasio area sprue terhadap total area runner terhadap total area gerbang. Rasio gating 4 :3 :2 menghasilkan sistem bertekanan. Dalam sistem ini, proporsi luas penampang sprue, runner dan gate diatur sedemikian rupa sehingga tekanan balik dipertahankan pada sistem gating dengan pembatasan lapisan fluida di pintu. Sistem ini diadopsi untuk logam seperti baja, besi, kuningan, dll.

Sistem gating bertekanan disimpan penuh dengan logam. Tekanan balik karena pembatasan di pintu gerbang cenderung meminimalkan bahaya logam menarik diri dari dinding cetakan dengan aspirasi udara konsekuen. Sistem bertekanan umumnya lebih kecil dalam volume untuk laju aliran logam tertentu daripada yang tidak bertekanan.

Dengan demikian, lebih sedikit logam yang tersisa di sistem gating dan hasil pengecoran lebih tinggi. Namun, turbulensi yang parah dapat terjadi di persimpangan dan tikungan kecuali jika dilakukan perampingan yang hati-hati. Kecepatan tinggi dan turbulensi mengakibatkan jebakan, pembentukan sampah dan erosi jamur.

Dalam kasus sistem tidak bertekanan, pembatasan utama pada fluida berada pada atau sangat dekat dengan sariawan. Rasio gating seperti 1:3:3, 1:2:2 akan menghasilkan sistem yang tidak bertekanan. Sistem seperti ini diadopsi untuk logam ringan yang dapat teroksidasi seperti aluminium dan magnesium, di mana turbulensi harus diminimalkan dengan memperlambat laju aliran logam.

Dalam kasus sistem tanpa tekanan, desain yang cermat diperlukan untuk memastikannya, tetap terisi selama penuangan. Drag runner dan coping gate membantu dalam mempertahankan runner penuh, tetapi perampingan yang hati-hati sangat penting untuk menghilangkan efek pemisahan dan akibat aspirasi udara.

Penguatan Arah:

Saat logam cair dalam cetakan mendingin, ia mengeras dan menyusut volumenya. Karena, semua bagian dari coran tidak mendingin pada laju yang sama karena bagian yang bervariasi, laju kehilangan panas yang bervariasi ke dinding cetakan yang berdampingan, dll., rongga dan rongga dapat terbentuk di daerah tertentu dari pengecoran.

Dalam desain pengecoran yang baik, rongga ini diisi dengan logam cair dari bagian coran yang masih cair. Dengan demikian, pemadatan harus berlanjut secara progresif dari bagian tertipis yang mengeras terlebih dahulu ke arah riser, yang harus menjadi yang terakhir mengeras. Proses ini dikenal sebagai 'Directional Solidification', yang bertujuan untuk menghasilkan coran suara.

Pemadatan terarah dapat dipastikan dengan merancang dan memposisikan sistem gating dan riser dengan benar, meningkatkan ketebalan bagian tertentu dari casting dengan menggunakan padding, menggunakan bahan eksotermik di riser atau di pasir yang menghadap di sekitar bagian tertentu dari casting, menggunakan dingin di cetakan.

Pengotor dapat dicegah agar tidak masuk ke dalam pengecoran dengan memperhatikan hal-hal berikut:

(i) Penyediaan bak penuangan dengan ukuran yang memadai membantu dalam memecah kekuatan pengikisan aliran logam cair, seperti yang dituangkan dari sendok. Desain bak penuangan yang tepat mengatur laju masuknya logam, memungkinkan logam mengalir ke sariawan dengan lancar dan mencegah turbulensi.

(ii) Penyediaan saringan keramik di down sprue membantu mencegah dross dari sendok masuk ke casting.

(iii) Dampak maksimum terasa di dasar sprue vertikal dari mana pasir kemungkinan akan terkikis dan masuk ke dalam cetakan. Hal ini dapat dicegah dengan memberikan inti percikan keramik di bagian bawah sariawan vertikal.

(iv) Sudut tajam di jalur aliran logam harus dirampingkan untuk menghindari turbulensi dan kantong mati (Lihat Gambar 3.46).

(v) Penyediaan skim bob membantu dalam menjebak kotoran yang lebih berat dan lebih ringan yang mengalir menuju casting.

Ketebalan Bagian:

Ketebalan bagian minimum yang dapat dituangkan untuk berbagai logam terbatas karena perbedaan suhu dan fluiditas solidifikasi. Ketebalan bagian minimum yang akan memberikan kekuatan atau berat yang diperlukan, tanpa memerlukan suhu yang berlebihan untuk memastikan lari harus digunakan.

Nilai normal ketebalan minimum untuk coran desain sederhana adalah 3 mm untuk besi tuang, 2,25 mm untuk besi lunak, 6 mm untuk baja, 2,25 mm untuk kuningan dan perunggu, dan 3 mm untuk aluminium. Jika panjang aliran lebih, maka ketebalan yang lebih besar dari nilai yang diberikan di atas harus disediakan. Nilai minimum ketebalan untuk mendapatkan suara coran akan tinggi, jika ada seluk-beluk di rongga cetakan.

Harus ada keseragaman besar bagian logam antara bos dan lug dan tubuh casting mungkin untuk memungkinkan makan yang memadai dari bos atau lug.

Meningkatkan:

Riser adalah sebuah lubang yang dipotong atau dibentuk pada cop untuk memungkinkan logam cair naik di atas titik tertinggi dalam pengecoran. Ini memberikan pemeriksaan visual untuk memastikan pengisian rongga cetakan.

Ini berfungsi sebagai pengumpan untuk memberi makan logam cair ke dalam rongga pengecoran utama untuk mengkompensasi penyusutan. Desain riser harus sedemikian rupa sehingga menetapkan gradien suhu di dalam casting sehingga casting memadat secara terarah ke arah riser. Ini juga membantu dengan mudah mengeluarkan uap, gas dan udara dari rongga cetakan sambil mengisi cetakan dengan logam cair.

Untuk kesehatan yang lebih besar, dalam kasus pengecoran dengan bagian tipis beberapa anak tangga dapat digunakan. Untuk efektivitas, riser harus menjadi bagian terakhir dari casting untuk dipadatkan.

Ketentuan Riser:

Setelah cetakan diisi, logam memasuki anak tangga. Riser bertindak sebagai reservoir dan pengatur gradien panas, dan menyediakan logam cair yang diperlukan untuk mengkompensasi logam cair dan penyusutan pemadatan. Riser biasanya terletak di bagian paling atas dari bagian yang diberi makan.

Tergantung pada logam yang dilemparkan, volumenya dijaga antara 25 dan 55% dari pengecoran. Penting untuk dicatat bahwa riser ditempatkan dengan tepat sehingga tidak diperlukan pemindahan logam yang berlebihan untuk menghasilkan kontur yang sudah jadi. Riser dihubungkan ke casting oleh leher logam yang disebut gerbang yang memungkinkan riser dilepas dengan mudah dari casting setelah pemadatan.

Desain Riser:

Jika tidak ada riser yang disediakan selama pengecoran, pemadatan akan dimulai dari dinding dan logam cair di tengah akan dikelilingi oleh cangkang yang dipadatkan dan cairan yang mengerut akan menghasilkan rongga menuju pusat pengecoran. Pendinginan lebih lanjut dari padatan di tengah menghasilkan tekanan yang tidak diinginkan dalam pengecoran.

Penyediaan riser mengatasi masalah ini karena ini memasok logam cair untuk pengecoran pemadatan. Untuk tujuan ini, riser harus cukup besar untuk tetap cair setelah pengecoran mengeras dan harus mengandung logam yang cukup untuk menyediakan kerugian kontraksi. Selanjutnya ini harus diposisikan sedemikian rupa sehingga mereka terus memasok logam selama periode pemadatan.

Desain dan Penempatan Riser:

Bentuk riser dengan ukuran tertentu yang paling efisien adalah yang menghasilkan kehilangan panas yang minimal, sehingga tetap panas dan menjaga logam dalam keadaan cair selama mungkin. Dengan kata lain, riser harus dirancang dengan volume seminimal mungkin sambil mempertahankan laju pendinginan yang lebih lambat daripada casting.

Bentuk terbaik untuk menjalankan coran umum untuk mencapai tujuan di atas adalah silinder. Ketinggian riser harus cukup tinggi sehingga pipa yang terbentuk di dalamnya tidak dapat menembus casting. Rasio tinggi terhadap diameter biasanya bervariasi dari 1:1 hingga 3:2.

Diameter riser optimal untuk casting tertentu dapat diperoleh dengan aturan berikut:

(a) Aturan Chvorinov:

Ini menyatakan bahwa waktu pembekuan

(b) Metode Caine:

Metode ini didasarkan pada waktu pembekuan relatif dari casting dan riser. Ini menentukan waktu pembekuan relatif dari casting dan riser.

Ini mendefinisikan waktu pembekuan relatif untuk menyelesaikan pemadatan sebagai rasio luas permukaan coran volume coran :luas permukaan riser volume riser.

Menurut Caine, (1) jika pengecoran mengeras dengan sangat cepat, volume pengumpan (riser) harus sama dengan penyusutan pemadatan coran, dan (2) jika pengumpan dan coran mengeras pada laju yang sama, pengumpan harus besar tak terhingga.

Gbr. 3.49, menunjukkan hubungan hiperbolik antara waktu pembekuan relatif dan volume relatif.

Selanjutnya, untuk pengecoran dengan rasio A/V rendah, seperti dalam kasus kubus dan bola, satu riser pusat mungkin dapat mengumpankan seluruh coran. Namun, ketika rasio A/V tinggi, seperti dalam kasus batang dan pelat, diperlukan lebih dari satu riser. Lokasi riser yang tepat sangat penting dalam kasus seperti itu.

Untuk pelat baja dengan ketebalan 100 mm, satu riser pusat cukup jika jarak makan maksimum kurang dari 4,5 t dari tepi riser [Lihat Gambar 3.51 (a)]. Jika lebih banyak riser diperlukan, jarak antara dua tepi terdekat dari riser harus kurang dari 4 t [Lihat Gambar 3.51 (6)].

Untuk batang dengan penampang bujur sangkar dengan sisi 50—200 mm (s), riser pusat baik jika jarak feeding maksimum adalah 30√s dari tepi dan jarak antara dua riser (tepi terdekat) harus kurang dari 1,2 s.

Jarak feeding dari riser dapat ditingkatkan dengan menggunakan chills, yang memberikan gradien termal yang tajam dan menurunkan ketahanan feeding. Dalam kasus riser tunggal, chill harus ditempatkan di ujung dan untuk lebih dari satu riser, itu harus ditempatkan di tengah antara dua riser.

Penempatan riser yang tepat sama pentingnya karena harus dapat memberi makan coran pemadatan secara efektif. Jika pengecoran berbentuk kubus atau bola, (yaitu bentuk chunky yang memiliki nilai A_c rendah /V_c ) maka satu riser cukup untuk memberi makan casting pada pemadatan. Namun ketika nilai A_c /A_c tinggi (seperti dalam kasus coran berbentuk batangan dan pelat), lebih dari satu riser mungkin diperlukan.

Jika hanya satu riser yang digunakan dalam kasus seperti itu, maka keadaan cair sesaat sebelum pemadatan dapat membatasi aliran logam dari satu riser dan menyebabkan penyusutan garis tengah. Sebagai aturan praktis, dapat dikatakan bahwa satu anak tangga sudah cukup, jika panjang pengumpanan kurang dari 4,5 kali tebal pelat untuk pelat baja setebal 12-100 mm.

Dalam hal batang persegi dengan ukuran (sisi) 50—200 mm, riser pusat dapat digunakan untuk jarak kurang dari 6 kali ukuran batang V. Jarak pengumpanan yang lebih panjang dari yang di atas dimungkinkan dengan penggunaan pendingin, yang meningkatkan laju pendinginan dan mengurangi resistensi pengumpanan garis tengah. Dalam kasus paduan yang memiliki ketahanan makan garis tengah yang lebih tinggi daripada baja, pendinginan harus digunakan untuk memastikan kesehatan bagian-bagian pengecoran yang membutuhkan kekuatan terbesar.

Bahan eksotermik kadang-kadang digunakan dalam riser untuk menghasilkan pemadatan terarah dengan menciptakan panas. Mereka terdiri dari oksida logam seperti besi, kromium, nikel atau tembaga dan logam aluminium dalam bentuk bubuk.

Senyawa ini dapat ditambahkan ke permukaan logam cair dalam penambah tepat setelah penuangan, atau ini dapat ditambahkan ke pasir dinding penambah. Reaksi kimia terjadi karena kontak dengan logam cair menghasilkan sejumlah besar panas. Dengan demikian, logam di dalam riser menjadi panas berlebih yang tersisa dari lelehan untuk waktu yang lebih lama.

Penyediaan bantalan insulasi dan selongsong di sekitar riser membantu menghemat panas. Penyediaan pendingin yang sesuai di lokasi yang diinginkan juga membantu mendorong pemadatan terarah.

Pengaruh Solidifikasi:

Desain bagian pengecoran harus sedemikian rupa sehingga memungkinkan riser untuk memenuhi kebutuhan memasok logam panas dan mengendalikan pemadatan terarah. Misalnya, pada Gambar 3.52, logam cair akan mengeras ke dalam dari antarmuka cetakan logam dengan pemadatan progresif.

Dengan kondisi perbedaan suhu yang tepat, persimpangan pembekuan progresif akan bergerak ke atas ke lokasi titik terpanas, yang seharusnya berada di dalam riser. Ini disebut “pemadatan terarah” .

Jika ketinggian bagian mana pun terlalu banyak dibandingkan dengan penampangnya, maka laju pemadatan progresif akan melebihi pemadatan terarah, dan menghasilkan porositas garis tengah yang halus atau bahkan serangkaian rongga besar yang lebih besar. Untuk menghindari kondisi seperti itu, penampang melintang harus meruncing ke bawah menjadi lebih besar di bagian atas dan lebih kecil di bagian bawah.

Proporsi Bagian:

Jika penampang dapat diberi makan secara memadai, batasan proporsi penampang tidak begitu kritis seperti desain persimpangan. Tegangan kontraksi karena gradien suhu yang sangat berbeda perlu diperhatikan. Biasanya dimungkinkan untuk memproduksi coran tanpa bantuan pendinginan di mana ketebalan bagian tidak kurang dari 80% atau lebih dari 120% dari bagian yang berdekatan, sehubungan dengan variasi bagian yang jauh dari riser.

Persimpangan dan Penyusutan:

Rongga susut yang disebabkan oleh pemadatan arah yang tidak tepat paling sering terjadi di bagian L, T, Y, X dan di mana bagian besar bergabung dengan bagian kecil secara tiba-tiba. Apa yang terjadi di bagian ini adalah bahwa, ada massa yang lebih besar di titik persimpangan dibandingkan dengan kaki, area titik persimpangan menjadi titik panas dengan pembekuan terarah menuju titik panas, yang pada gilirannya memberi makan kaki dan mengembangkan rongga penyusutan. .

Titik panas dapat dihilangkan dengan membuat bagian lebih seragam atau menggunakan dingin di dekat penampang dengan massa yang lebih besar (Lihat Gambar 3.53). Meskipun segala upaya harus dilakukan untuk mencegah isolasi bagian berat yang dapat menjadi 'titik panas', terkadang menjadi sulit.

Dalam keadaan seperti itu, diserahkan kepada petugas pengecoran untuk mengontrol pembekuan dengan cara:

(i) Manipulasi khusus posisi riser dalam cetakan,

(ii) Mengontrol kecepatan penuangan,

(iii) Memanfaatkan logam panas di dalam riser,

(iv) Menggunakan bahan cetakan dengan karakteristik termal yang berbeda.

Fillet:

Fillet yang memadai di semua persimpangan secara material meningkatkan kesehatan kekuatan coran. Ukuran fillet tergantung pada logam yang digunakan, bentuk dan ketebalan bagian dinding dan ukuran coran. Jari-jari fillet tidak boleh lebih dari ketebalan bagian.

Menghilangkan Air Mata Panas:

Dalam pengecoran, air mata panas dihasilkan dari gradien suhu, menetapkan tingkat kontraksi yang berbeda selama pemadatan dan dengan demikian, menginduksi tekanan karena resistensi pasir dengan besaran yang cukup untuk menyebabkan patah. Ini dapat diminimalkan dengan mengadopsi desain yang baik, yaitu menghindari perubahan mendadak pada bagian, sudut tajam dan jaringan tidak seragam yang terhubung ke flensa.

Menghilangkan Gas dalam Pengecoran:

Gas dalam coran dapat muncul sebagai lubang gas, (lubang besar, sedikit jumlahnya didistribusikan di beberapa tempat di casting), lubang pin (lubang kecil, besar jumlahnya di dekat bagian atas casting), lubang pin (lubang kecil didistribusikan di seluruh casting ). Desain riser yang tepat dan ventilasi yang memadai dari cetakan permeabel sangat penting untuk menghindari cacat ini.

Sumber gas lainnya adalah dari gas terlarut dalam logam cair pada suhu tinggi, yang pada pendinginan dilepaskan. Peleburan vakum dan degassing vakum (menempatkan logam cair di ruang bertekanan rendah untuk menghilangkan gas terlarut) dapat digunakan untuk mengurangi gas dalam lelehan.

Karakteristik Coran Pasir:

1. Karena pemadatan logam berada di bawah kondisi non-ekuilibrium, coran rentan terhadap retak-pendinginan jika perawatan yang tepat dalam desain tidak dilakukan. Masalah penyusutan dapat diatasi dengan mempromosikan pemadatan terarah dengan menggunakan lancip, logam dingin di dinding cetakan, dan pengurangan titik panas di persimpangan bagian yang seragam.

2. Logam yang dipadatkan memiliki hasil akhir yang buruk. Permukaan dipengaruhi oleh penyelesaian pola, struktur pasir, pembalut cetakan, ventilasi cetakan dan akses ke cetakan untuk membersihkan partikel pasir lepas sebelum cetakan ditutup.

3. Pengecoran pasir cukup berpori dan, oleh karena itu, tidak dapat digunakan untuk bejana bertekanan ketat (umumnya digunakan hingga 10 kg/cm ² ).

4. Struktur yang diperoleh dengan pengecoran pasir longgar dan karenanya tidak lebih kuat dari produk tempa.

5. Karena butirannya tidak rapat, casting memiliki kepadatan yang lebih rendah dan kekuatan yang buruk.

6. Coran yang diperoleh dengan proses pencetakan memiliki kekerasan yang baik. Tekanan internal dapat dihilangkan dengan menghindari sudut tajam dan pengekangan fisik.

7. Pengecoran pasir memiliki keuletan yang buruk.

8. Metode pencetakan cocok untuk coran sedang dan sangat besar dan tidak cocok untuk bagian yang lebih tipis.

9. Kesesuaian pengecoran pasir terletak pada titik leleh logam cair yang tinggi.

10. Pengecoran pasir lebih murah karena biaya cetakan pasir lebih murah.

11. Kesehatan internal coran dapat dipastikan dengan meminimalkan evolusi gas selama pemadatan dan menghindari turbulensi saat menuangkan. Pengekangan fisik harus dicegah karena menyebabkan robekan panas.