Pasir Cetak Dijelaskan: Jenis, Sifat, dan Penggunaan dalam Pengecoran Pabrik

Apa itu Pasir Cetak?

Pasir cetak, juga dikenal sebagai pasir pabrik, adalah pasir yang ketika dibasahi dan ditekan atau dioleskan atau dipanaskan cenderung menempel dengan baik dan mempertahankan bentuknya. Digunakan dalam proses pengecoran pasir untuk menyiapkan ruang cetakan.

Bahan bahan 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 merupakan hasil hancuran batuan, akibat tindakan gaya alam, seperti embun, angin, hujan, panas, dan arus air. Batuan memiliki komposisi yang kompleks dan pasir mengandung sebagian besar elemen batuan.

Karena alasan ini, pasir cetak berbeda-beda secara signifikan di berbagai bagian dunia. Di alam, ditemukan di dasar dan tepian sungai dan danau. Pasir cetak diklasifikasikan ke dalam berbagai kategori sesuai dengan sifat asalnya.

Buat utama pasir cetak adalah sebagai berikut:

• Silika (SiO2)—86 hingga 90%,
• Alumina (Al2O3)—4 hingga 8%,
• Oksida besi (Fe2O3)—2 hingga 5% dengan jumlah lebih kecil oksida Ti,
• Mn
• Ca, dan beberapa senyawa alkaline.

Pasir Alami/Pasir Hijau

Juga disebut pasir hijau dan dikumpulkan dari sumber daya alam. Ia mengandung air sebagai pengikat tunggal. Ia memiliki keuntungan mempertahankan kadar kelembapan untuk waktu yang lama, memiliki rentang kerja kadar kelembapan yang luas, memungkinkan pemasangan dan finishing cetakan yang mudah.

Pasir hijau adalah agregat pasir, bentonit tanah liat, batubara bubuk, dan air. Penggunaan utamanya adalah dalam pembuatan cetakan untuk pengecoran logam. Bagian terbesar dari agregat selalu pasir, yang seringkali merupakan campuran seragam dari bentuk silika.

Ada banyak resep untuk proporsi tanah liat, tetapi mereka semua menciptakan keseimbangan yang berbeda antara pencetakan, finishing permukaan, dan kemampuan logam cair panas untuk dega. Batubara biasanya disebut batubara laut, yang hadir pada rasio kurang dari 5%, sebagian terbakar di permukaan logam cair yang mengakibatkan uap organik keluar.

Pengecoran pasir adalah salah satu bentuk pengecoran paling awal yang dilakukan karena kesederhanaan bahan yang terlibat. Ini masih tetap menjadi salah satu cara termurah untuk mencoret logam karena kesederhanaan yang sama. Metode pengecoran lain, seperti yang menggunakan coquille, memiliki finishing permukaan yang lebih baik tetapi memiliki biaya yang lebih tinggi.

Pasir hijau (seperti pasir pengecoran lainnya) biasanya ditempatkan dalam apa yang disebut pekerja pabrik sebagai "flask", yang tidak lain adalah kotak tanpa tutup atau dasar. Kotak dibagi menjadi dua bagian yang tumpuk bersama saat digunakan. Bagian tersebut disebut cetakan cope dan drag masing-masing.

Tidak semua pasir hijau berwarna hijau. Tetapi dianggap "hijau" dalam arti bahwa digunakan dalam keadaan basah (mirip kayu hijau). Menurut situs web Cast Metals Federation, metode pengecoran alternatif adalah dengan memanaskan dan mengeringkan pasir cetak sebelum mencoret logam cair. Proses pengecoran pasir kering ini menghasilkan cetakan yang lebih kaku yang lebih cocok untuk pengecoran yang lebih berat.

Pasir Sintetis

Adalah pasir buatan yang diperoleh dengan mencampur pasir yang relatif bebas tanah liat, pengikat (air dan bentonit), dan bahan lain sesuai kebutuhan. Lebih baik untuk pasir cetak karena sifatnya dapat dengan mudah dikontrol dengan mengubah kandungan campuran.

Komposisi pasir hijau sintetis untuk pengecoran 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 pengecoran baja adalah sebagai berikut.

Pasir silika bersih — 15%, pasir lama 84%, Bentonit — 0.5%, dan kelembapan — 0.5%.

Selain itu, ada beberapa varietas pasir khusus seperti Zirconite, Olivin, dll. Pasir khusus ini lebih mahal daripada silika dan oleh karena itu digunakan hanya di mana penggunaannya dipertanggungjawabkan.

Jenis Pasir Cetak

Pasir cetak juga dapat diklasifikasikan ke dalam berbagai jenis sesuai dengan penggunaannya yaitu pasir backing, pasir core, pasir kering, pasir facing, pasir hijau, pasir loam, pasir parting, pasir sistem.

1. Pasir Backing atau Pasir Lantai

Pasir backing atau pasir lantai digunakan untuk mendukung pasir facing dan digunakan untuk mengisi seluruh volume cetakan pasir. Pasir backing kadang-kadang disebut pasir hitam karena pasir cetak lama yang digunakan berulang kali berwarna hitam akibat penambahan debu batubara dan pembakaran saat bersentuhan dengan logam cair.

2. Pasir Core

Pasir core digunakan untuk membuat core dan kadang-kadang juga dikenal sebagai pasir minyak. Pasir core sangat kaya akan pasir silika dicampur dengan pengikat minyak seperti minyak core yang terdiri dari minyak biji flax, resin, minyak mineral ringan, dan bahan pengikat lainnya. Pitch atau tepung dan air juga dapat digunakan dalam core besar untuk alasan ekonomi.

3. Pasir Kering

Pasir hijau yang telah dikeringkan atau dipanggang dalam oven yang sesuai setelah pembuatan cetakan dan core disebut pasir kering. Ia memiliki kekuatan, kekakuan, dan stabilitas termal yang lebih besar. Pasir kering terutama digunakan untuk pengecoran yang lebih besar. Cetakan yang dibuat dalam pasir ini dikenal sebagai cetakan pasir kering.

4. Pasir Facing

Pasir facing membentuk muka cetakan. Ia berdekatan dengan permukaan pola dan bersentuhan dengan logam cair saat cetakan dicoret. Lapisan awal di sekitar pola dan oleh karena itu untuk permukaan cetakan diberikan oleh pasir facing. Pasir facing memiliki kekuatan tahan api yang tinggi. Pasir facing terbuat dari pasir silika dan tanah liat, tanpa menggunakan pasir yang sudah digunakan.

Berbagai bentuk karbon digunakan dalam pasir facing untuk mencegah logam membakar ke dalam pasir. Campuran pasir facing untuk pasir hijau besi cor dapat terdiri dari 25% segar dan khusus dipersiapkan dan 5% batubara laut.

Mereka kadang-kadang dicampur dengan 6-15 kali lebih banyak pasir cetak halus untuk membuat facing. Lapisan pasir facing dalam cetakan biasanya berkisar antara 20-30 mm. Dari 10 hingga 15% dari seluruh jumlah pasir cetak adalah pasir facing.

5. Pasir Hijau

Pasir hijau juga dikenal sebagai pasir yang dimatangkan atau alami yang merupakan campuran siap pakai pasir silika dengan 18 hingga 30% tanah liat, dengan kadar kelembapan dari 6 hingga 8%. Tanah liat dan air memberikan ikatan untuk pasir hijau. Ia halus, lembut, ringan, dan berpori.

Pasir hijau lembap saat ditekan di tangan dan ia mempertahankan bentuk dan kesan yang diberikan di bawah tekanan. Cetakan yang dibuat oleh pasir ini tidak memerlukan backing dan oleh karena itu dikenal sebagai cetakan pasir hijau.

Pasir hijau mudah tersedia dan memiliki biaya rendah. Pasir hijau biasanya digunakan untuk produksi pengecoran ferrous dan non-ferrous.

6. Pasir Loam

Pasir loam adalah campuran pasir dan tanah liat dengan air menjadi pasta plastik tipis. Pasir loam memiliki tanah liat yang tinggi sebanyak 30-50% dan 18% air. Pola tidak digunakan untuk pencetakan loam dan bentuk diberikan kepada cetakan oleh sweeps. Pasir loam terutama digunakan untuk pencetakan loam yang digunakan untuk pengecoran abu-abu besi besar.

7. Pasir Parting

Pasir parting tanpa pengikat dan kelembapan digunakan untuk menjaga pasir hijau tidak menempel pada pola dan juga untuk memungkinkan pasir ke permukaan parting cope dan drag untuk terpisah tanpa menempel. Pasir parting adalah pasir silika bersih bebas tanah liat yang melayani tujuan yang sama dengan debu parting.

8. Pasir Sistem

Di pabrik terotomatisasi di mana pencetakan mesin digunakan. Pasir sistem digunakan untuk mengisi seluruh cetakan pasir. Dalam unit penanganan dan persiapan pasir mekanis, pasir facing tidak digunakan. Pasir yang digunakan dibersihkan dan diaktifkan kembali dengan penambahan air dan aditif khusus.

Ini dikenal sebagai pasir sistem. Karena seluruh cetakan terbuat dari pasir sistem ini, sifat seperti kekuatan, permeabilitas, dan tahan api pasir cetak harus lebih tinggi daripada pasir backing.

Sifat Pasir Cetak

Sifat dasar yang diperlukan dalam pasir cetak dan pasir core adalah adhesivitas, cohesivitas, collapsibility, flowability, kekuatan kering, kekuatan basah, permeabilitas, dan tahan api yang dijelaskan sebagai berikut.

1. Adhesivitas

Adhesivitas adalah sifat pasir cetak untuk menempel atau menempel pada bahan asing seperti menempel pasir cetak dengan dinding dalam kotak cetak.

2. Cohesivitas

Cohesivitas adalah sifat pasir cetak yang melalui partikel pasir berinteraksi dan menarik satu sama lain dalam pasir cetak. Dengan demikian, kemampuan ikatan pasir cetak ditingkatkan untuk meningkatkan sifat kekuatan basah, kering, dan panas dari pasir cetak dan pasir core.

3. Collapsibility

Setelah logam cair dalam cetakan menjadi padat, cetakan pasir harus dapat runtuh sehingga kontraksi bebas logam terjadi dan ini secara alami akan menghindari robekan atau retakan pada logam yang menyusut. Tanpa sifat collapsibility, kontraksi logam terhalang oleh cetakan dan oleh karena itu mengakibatkan robekan dan retakan pada hasil pengecoran. Sifat ini sangat diperlukan dalam core.

4. Kekuatan Kering

Segera setelah logam cair dicoret ke dalam cetakan, kelembapan di lapisan pasir yang berdekatan dengan logam panas menguap dan lapisan pasir kering ini harus memiliki kekuatan yang cukup untuk mempertahankan bentuknya guna menghindari erosi dinding cetakan selama aliran logam cair. Kekuatan kering juga mencegah perbesarnya ruang cetakan yang disebabkan oleh tekanan hidrostatis logam cair.

5. Flowability atau Plastisitas

Flowability atau plastisitas adalah kemampuan pasir untuk ditekad dan berperilaku seperti fluida. Ia akan mengalir merata ke semua bagian pola saat ditekan dan mendistribusikan tekanan penekan merata di segala arah.

Umumnya, partikel pasir menahan gerakan di sekitar sudut atau proyeksi. Secara umum, flowability meningkat dengan penurunan kekuatan basah dan sebaliknya. Flowability meningkat dengan penurunan ukuran butir pasir. Flowability juga bervariasi dengan kelembapan dan kandungan tanah liat dalam pasir.

6. Kekuatan Basah

Pasir hijau setelah air dicampurkan ke dalamnya, harus memiliki kekuatan dan ketahanan yang cukup untuk memungkinkan pembuatan dan penanganan cetakan. Untuk ini, butir pasir harus adesif, yaitu, harus mampu menempel pada tubuh lain dan oleh karena itu butir pasir yang memiliki adhesivitas tinggi akan menempel di sisi kotak cetak.

Selain itu, butir pasir harus memiliki sifat yang dikenal sebagai cohesivitas yaitu kemampuan butir pasir untuk menempel satu sama lain. Dengan sifat ini, pola dapat dikeluarkan dari cetakan tanpa merusak cetakan, dan juga erosi permukaan dinding cetakan tidak terjadi selama aliran logam cair.

Kekuatan basah juga bergantung pada bentuk dan ukuran butir, jumlah dan jenis tanah liat serta kadar kelembapan.

7. Permeabilitas

Permeabilitas juga disebut sebagai porositas pasir cetak untuk memungkinkan keluarnya udara, gas, atau kelembapan yang ada atau dihasilkan dalam cetakan saat logam cair dicoret ke dalamnya. Semua gas yang dihasilkan selama proses pengecoran dan penyegaran harus keluar, jika tidak hasil pengecoran menjadi cacat.

Permeabilitas adalah fungsi ukuran butir, bentuk butir, dan kandungan kelembapan serta tanah liat dalam pasir cetak. Tingkat penekanan pasir secara langsung mempengaruhi permeabilitas cetakan. Permeabilitas cetakan dapat ditingkatkan lebih lanjut dengan ventilasi menggunakan tongkat ventilasi.

8. Tahan Api

Tahan api didefinisikan sebagai kemampuan pasir cetak untuk menahan suhu tinggi tanpa hancur atau meleleh sehingga memudahkan untuk mendapatkan hasil pengecoran yang padat. Ini adalah karakteristik yang sangat penting dari pasir cetak. Tahan api hanya dapat ditingkatkan hingga batas tertentu.

Pasir cetak dengan tahan api buruk dapat membakar pada permukaan hasil pengecoran dan tidak dapat diperoleh permukaan hasil pengecoran yang halus. Tingkat tahan api tergantung pada kandungan SiO2 yaitu kuarsa, dan bentuk serta ukuran butir partikel.

Semakin tinggi kandungan SiO2 dan semakin kasar komposisi volumetrik butir semakin tinggi tahan api pasir cetak dan pasir core. Tahan api diukur oleh titik sintering pasir daripada titik lelehnya.

9. Sifat Lainnya Pasir Cetak

Selain persyaratan di atas, pasir cetak tidak boleh menempel pada hasil pengecoran dan tidak boleh bereaksi secara kimia dengan logam. Pasir cetak perlu ekonomis murah dan mudah tersedia di alam. Ia perlu dapat digunakan kembali untuk alasan ekonomi. Koefisien ekspansi termalnya perlu cukup rendah.