Pasir Cetak: Sifat, Jenis & Produksi dalam Pengecoran Cetak
Dalam artikel ini kita akan mempelajari Apa itu Pasir Cetak, Sifat Pasir Cetak, dan Jenis Pasir Cetak.
Bahan utama yang digunakan di bengkel cetak untuk pencetakan adalah pasir. Pasir dipilih karena memiliki sifat-sifat yang sangat penting untuk keperluan pengecoran.
Sumber Pasir
Semua pasir terbentuk dari pengikisan batuan akibat gaya alami seperti vor, angin, hujan, panas, dan arus air. Namun, komposisi batuan sangat kompleks, dan pasir mengandung sebagian besar elemen batuan tempatnya berasal. Oleh karena itu, pasir cetak di berbagai belahan dunia bervariasi secara signifikan. Saat ini, pasir diperoleh dari lokasi yang kemungkinan pernah menjadi dasar dan tepian sungai serta bukit pasir.
Di India, pasir cetak ditemukan di wilayah Damodar dan Barakar, Santhal Pargana (Bihar), Batala (Gurdaspur, Punjab), Bhavnagar (Saurashtra), Londha (Maharashtra), Avadi dan Veeriyambakam (Madras), Kanpur, Jabalpur, Rajkot, Guntur, di sekitar Sungai Ganges, serta banyak tempat lainnya.
Bahan Utama
Bahan utamanya pasir cetak adalah: (1) butir pasir silika, (2) liat, (3) kelembaban, dan (4) bahan bercampur lainnya.
Silika dalam bentuk kuarsa granuler, yang sendiri merupakan pasir, adalah komponen utama pasir cetak. Pasir silika mengandung 80 hingga 90 persen dioksida silikon dan dikenal memiliki suhu pemanasan tinggi serta stabilitas termal.
Pasir ini adalah hasil pengikisan batuan kuarsa atau dekomposisi granit, yang terdiri dari kuarsa dan feldspar. Feldspar saat terdekomposisi menjadi liat (silikat aluminium berair). Namun, butir pasir silika memberikan tahan api, daya tahan kimia, dan permeabilitas pada pasir. Butir-butir tersebut ditentukan berdasarkan ukuran dan bentuk rata-rata.
Liat didefinisikan sebagai partikel pasir (di bawah 20 mikron diameter) yang tidak mengendap pada laju 25 mm per menit saat disuspensi dalam air. Liat terdiri dari dua bahan: debu halus dan liat murni. Debu halus adalah jenis bahan asing atau endapan mineral dan tidak memiliki daya perekat.
Adalah liat murni yang memberikan kekuatan perekat yang diperlukan pada pasir cetak, sehingga cetakan tidak kehilangan bentuknya setelah dipecat. Liat murni ditemukan terdiri dari agregat sangat kecil partikel kristal, biasanya berbentuk flak, yang disebut mineral liat. Sebagian besar pasir cetak untuk berbagai tingkat pekerjaan mengandung 5 hingga 20 persen liat. Kelembaban dalam jumlah yang diperlukan memberikan aksi perekat pada liat.
Ketika air ditambahkan pada liat, air menembus campuran dan membentuk mikrofilm yang melapisi permukaan partikel liat berbentuk flak. Kualitas perekat liat bergantung pada ketebalan maksimum film air yang dapat dipertahankan. Aksi perekat dianggap optimal jika air yang ditambahkan adalah jumlah yang tepat untuk membentuk film. Di sisi lain, jika air berlebih, aksi perekat berkurang dan cetakan melemah. Kandungan air harus antara 2 dan 8 persen.
Bahan bercampur yang ditemukan selain silika dan liat dalam pasir cetak adalah oksida besi, batu kapur, magnesia, soda, dan potash. Impuritas harus di bawah 2 persen.
Klasifikasi
Jenis pasir cetak: Secara umum dapat diklasifikasikan menjadi tiga jenis berbeda: (1) pasir cetak alami, (2) pasir silika sintetis atau tinggi, dan (3) pasir khusus.
1. Pasir Cetak Alami
Pasir cetak alami, disebut pasir hijau, diambil dari dasar sungai atau gali dari lubang. Pasir ini mengandung jumlah liat yang cukup yang berfungsi sebagai perekat antara butir pasir dan digunakan langsung dengan penambahan air. Jumlah dan jenis mineral liat yang ada mempengaruhi kekuatan, ketahanan, dan tahan api pasir.
Pasir ini juga diperoleh dengan menghancurkan dan menggiling batu pasir kuning lunak, batuan karboniferous, dll. Selama operasi penggilingan, agregat liat hancur dan partikel liat terdistribusi merata atas butir pasir. Bentuk butir pasir ini harus sub-angular hingga bulat.
Karena ketersediaan yang mudah, biaya rendah, dan fleksibilitas operasi yang tinggi, pasir cetak alami digunakan untuk sebagian besar pengecoran ringan ferrous dan nonferrous. Kebutuhan pasir ini terpenuhi oleh IS: 3343-1965, yang mengklasifikasikannya menjadi tiga grade A, B, dan C, berdasarkan kandungan liat dan suhu sintering.
2. Pasir Sintetis
Pasir sintetis adalah dasarnya pasir silika tinggi yang mengandung sedikit (kurang dari 2 persen) atau tidak ada perekat (liat) dalam bentuk alami. Pasir ini terjadi sebagai endapan longgar atau terikat longsor asal sedimen, bukit pasir yang ditiup angin dari pantai ke daratan, atau endapan terakumulasi di estuari dan sungai di sepanjang pantai.
Pasir ini juga dibuat di bengkel cetak dengan terlebih dahulu menghancurkan batu pasir kuarsit, kemudian mencuci dan mengklasifikasinya untuk menghasilkan grade pasir dengan bentuk dan distribusi butir yang diperlukan. Kekuatan dan sifat perekat yang diinginkan dari pasir ini dikembangkan dengan penambahan terpisah seperti bentonit, air, dan bahan lainnya.
Hal ini memungkinkan fleksibilitas lebih besar dalam kandungan sifat seperti kekuatan basah dan kering, permeabilitas, dan lainnya yang dapat dengan mudah bervariasi sesuai keinginan. Faktanya, pasir sintetis lebih mahal daripada pasir alami.
IS: 1987-1974 mencakup kebutuhan pasir silika tinggi untuk digunakan di bengkel cetak dan mengklasifikasikannya menjadi tiga grade berdasarkan kandungan silika.
3. Pasir Khusus
Pasir khusus ideal untuk mendapatkan karakteristik khusus yang biasanya tidak didapatkan pada pasir lain. Zirkon, olivin, chamotte, kromit, dan krom-magnesit sering digunakan sebagai pasir khusus. Pasir zirkon cocok untuk inti pengecoran kuningan dan perunggu. Beberapa bengkel cetak menggunakan pasir olivin untuk pengecoran nonferrous yang rumit. Chamotte berharga untuk pengecoran besi berat.
Pasir kromit dan krom-magnesit sangat berguna di mana kecenderungan pendinginan perlu ditingkatkan untuk mengontrol pengentalan. Pasir ini juga cocok sebagai bahan permukaan dalam cetakan untuk pengecoran besi.
Jenis Pasir Cetak
Pasir cetak dapat diklasifikasikan lagi, berdasarkan penggunaannya, menjadi sejumlah variasi. Mereka dijelaskan di bawah ini.
Pencetakan Pasir Hijau
Ini adalah campuran pasir silika dengan 18 hingga 30 persen liat, dengan total air dari 6 hingga 8 persen. Liat dan air menyediakan perekat untuk pasir hijau. Pasir ini halus, lembut, ringan, dan berpori. Karena lembab, saat dicengkeram di tangan, pasir mempertahankan bentuknya, cetakan yang diberikan di bawah tekanan. Cetakan yang disiapkan dalam pasir ini dikenal sebagai cetakan pasir hijau.
Pencetakan Pasir Kering
Pasir hijau yang telah dikeringkan atau dipanggang setelah cetakan dibuat disebut pasir kering. Pasir ini cocok untuk pengecoran yang lebih besar. Cetakan yang disiapkan dalam pasir ini dikenal sebagai cetakan pasir kering.
Pasir Loam
Pasir loam tinggi liat, sekitar 50 persen atau lebih, dan kering menjadi keras. Pasir ini khusus digunakan untuk pencetakan loam biasanya untuk pengecoran besar.
Pasir Facing
Pasir facing membentuk permukaan cetakan. Digunakan langsung di samping permukaan pola dan bersentuhan dengan logam cair saat cetakan dituang. Akibatnya, pasir ini terkena kondisi paling parah dan harus memiliki kekuatan serta tahan api yang tinggi.
Pasir ini terbuat dari pasir silika dan liat, tanpa penambahan pasir bekas. Berbagai bentuk karbon digunakan untuk mencegah logam membakar ke dalam pasir. Kadang-kadang dicampur dengan 6 hingga 15 kali lebih banyak pasir cetak halus untuk membuat facing.
Lapisan pasir facing dalam cetakan biasanya berkisar dari 20 hingga 30 mm. Dari 10 hingga 15 persen seluruh jumlah pasir cetak yang digunakan di bengkel cetak adalah pasir facing. Campuran pasir facing untuk pencetakan pasir hijau pada besi cor dapat terdiri dari 25 persen pasir segar dan khusus disiapkan, 70 persen pasir lama, dan 5 persen batu bara laut.
Pasir Backing
Pasir backing atau pasir lantai digunakan untuk mendukung pasir facing dan mengisi seluruh volume flask. Pasir cetak lama yang digunakan berulang kali terutama digunakan untuk tujuan ini.
Pasir backing kadang-kadang disebut pasir hitam karena pasir cetak lama yang digunakan berulang kali berwarna hitam akibat penambahan debu batu bara dan pembakaran saat bersentuhan dengan logam cair.
Pasir Sistem
Di bengkel cetak mechanis di mana pencetakan mesin digunakan, pasir yang disebut sistem pasir digunakan untuk mengisi seluruh flask. Dalam unit penanganan dan persiapan pasir mechanis, tidak ada pasir facing yang digunakan. Pasir bekas dibersihkan dan diaktifkan kembali dengan penambahan perekat air dan aditif khusus. Ini dikenal sebagai pasir sistem. Karena seluruh cetakan terbuat dari pasir sistem ini, kekuatan, permeabilitas, dan tahan api pasir harus lebih tinggi daripada pasir backing.
Pasir Parting
Pasir parting digunakan untuk mencegah pasir hijau menempel pada pola dan juga untuk memungkinkan pasir pada permukaan parting cope dan drag untuk terpisah tanpa menempel. Ini adalah pasir silika bersih bebas liat yang melayani tujuan yang sama dengan debu parting.
Pasir Core
Pasir yang digunakan untuk membuat inti disebut pasir inti, kadang-kadang disebut pasir minyak. Ini adalah pasir silika dicampur dengan minyak inti yang terdiri dari minyak biji lin, resina, minyak mineral ringan, dan bahan perekat lainnya. Pech atau tepung dan air dapat digunakan pada inti besar untuk alasan hemat biaya.
Sifat Pasir Cetak
Apa saja sifat pasir cetak?
Pasir cetak yang tepat harus memiliki enam sifat. Sifat pasir cetak adalah: Pasir harus memiliki porositas, aliran, keruntuhan, perekat, kohesi atau kekuatan, dan tahan api.
- Porositas :- Sifat terpenting pasir cetak adalah porositas, juga dikenal sebagai permeabilitas. Ini merujuk pada kemampuan pasir cetak untuk mengizinkan gas melalui. Saat penuangan logam cair ke dalam rongga pasir, gas dan uap dihasilkan. Sifat ini dipengaruhi tidak hanya oleh bentuk dan ukuran butir pasir, tetapi juga oleh jumlah liat, bahan perekat, dan kelembaban dalam campuran.
- Aliran :- Kemampuan pasir untuk mengisi celah kecil dalam pola. Aliran yang tinggi menghasilkan cetakan yang lebih presisi dan berguna untuk pengecoran detail.
- Keruntuhan :- Kemampuan campuran pasir untuk runtuh di bawah tekanan. Keruntuhan cetakan yang lebih besar memungkinkan pengecoran logam untuk menyusut secara bebas saat mengental, menghindari pecah panas atau retakan.
- Perekat :- Perekat adalah sifat pasir yang menyebabkan butir pasir menempel pada sisi kotak cetak. Adhesi pasir memungkinkan pengangkat cope yang tepat bersama dengan pasir.
- Kohesi :- Kohesi pasir adalah kemampuan partikelnya untuk tetap bersama. Ini adalah kekuatan tarik pasir cetak. Sifat ini kritis dalam mempertahankan bentuk cetakan yang rumit. Kekuatan yang tidak memadai dapat menyebabkan partikel cetakan runtuh saat ditangani, dibalik, atau ditutup. Penambahan liat dan bentonit meningkatkan kohesi.
- Tahan Api :- Tahan api pasir merujuk pada kemampuannya untuk menahan suhu tinggi logam cair tanpa meleleh atau melunak. Pasir cetak dengan tahan api rendah dapat terbakar saat logam cair dituang ke dalam cetakan. Cetakan pasir biasanya harus mampu menahan suhu hingga 1650°C.
- Kekuatan :- Kekuatan pasir yang telah dikeringkan atau dipanggang disebut kekuatan kering. Pasir harus memiliki kekuatan untuk menahan gaya erosi dari logam cair dan mempertahankan bentuknya.
Proses Pencetakan Pasir
Pengecoran pasir, juga dikenal sebagai pencetakan pasir atau Proses Pencetakan Pasir, adalah proses manufaktur berbasis pengecoran yang menggunakan cetakan pasir. Barang dan komponen logam berbagai ukuran dan bentuk dibuat dengannya. Untuk memberikan perspektif mengenai prevalensinya, pengecoran pasir mencakup lebih dari 60% dari semua pengecoran logam. Enam tahap utama pengecoran pasir dijelaskan secara detail di bawah ini.
Langkah 1 : Letakkan pola cetak dalam pasir
Penempatan pola cetak dalam pasir adalah tahap awal dalam pengecoran pasir. Cetakan memiliki dampak langsung pada ukuran dan bentuk pengecoran. Akibatnya, produsen harus mengembangkan cetakan baru untuk menghasilkan barang dan komponen logam dalam ukuran dan bentuk yang ditentukan.
Langkah 2 : Buat Sistem Selang
Sistem selang digunakan dalam hampir setiap proses pengecoran, dan pengecoran pasir tidak terkecuali. Sistem ini mengarahkan logam cair ke dalam rongga cetakan menggunakan cangkir tuang dan selang atau "gate" ke cetakan. Perusahaan manufaktur akan membuat sistem selang seperti ini setelah menetapkan desain cetakan dalam pasir.
Langkah 3 : Pola Cetak Harus Dihapus
Perusahaan manufaktur kemudian dapat menghapus pola cetak dari pasir setelah sistem selang ditempatkan. Saat ini, pola cetak tidak relevan. Pasir mengambil bentuk pola cetak saat ditempatkan di dalamnya. Akibatnya, mungkin untuk menghapus pola cetak.
Langkah 4 : Tuang logam cair ke dalam rongga cetakan
Saatnya untuk menuang logam cair ke dalam rongga cetakan. Besi, baja, aluminium, perunggu, magnesium, seng, dan timah adalah hanya beberapa logam dan alian yang dapat dicetak dalam pasir. Organisasi manufaktur mungkin perlu memanaskan logam atau alian hingga 3.000 derajat Fahrenheit, tergantung pada logam atau alian yang digunakan. Logam atau alian dituang ke dalam rongga cetakan setelah berubah dari kondisi padat menjadi cair.
Langkah 5 : Tunggu logam hingga dingin
Perusahaan manufaktur harus menunggu logam cair hingga dingin setelah dimasukkan ke dalam lubang cetakan. Lagi, berbagai jenis logam membutuhkan waktu pendinginan yang berbeda. Logam cair akan dingin dan berubah dari cair menjadi padat.
Langkah 6 : Buka Cetakan untuk Menghapus Pengecoran Logam
Membuka cetakan untuk mengekstrak pengecoran logam yang baru dihasilkan adalah langkah keenam dan terakhir dalam pengecoran pasir. Pola cetak biasanya dapat digunakan kembali, tetapi cetakan itu sendiri tidak. Akibatnya, setiap kali perusahaan manufaktur ingin membuat produk atau komponen logam baru menggunakan pengecoran pasir, mereka harus mengembangkan cetakan baru.
Keruntuhan Pasir Cetak
Keruntuhan Pasir Cetak merujuk pada kemampuan pasir untuk dengan mudah dikeluarkan dari pengecoran setelah mengental. Pasir dengan keruntuhan rendah akan menempel pada pengecoran dengan erat. Pasir dengan keruntuhan buruk akan menyebabkan retakan dan pecah panas pada pengecoran logam yang fleksibel saat pendingin atau memiliki rentang suhu pembekuan panjang. Untuk meningkatkan keruntuhan, aditif tertentu dapat diperkenalkan.
Soal Pilihan Ganda
1. Permeabilitas dapat didefinisikan sebagai sifat pasir cetak
A. untuk mempertahankan butir pasir bersama
B. untuk mengizinkan gas meloloskan dengan mudah dari cetakan
C. untuk menahan panas leleh tanpa menunjukkan tanda melunak
D. tidak ada yang di atas
Jawaban: Opsi B
2. Mengapa pasir cetak harus berpori?
A. Untuk gas masuk
B. Untuk air masuk
C. Untuk gas keluar
D. Untuk air keluar
Jawaban: Opsi C
Penjelasan : Pasir cetak didefinisikan sebagai pasir yang memiliki lobang dan dapat menampung sejumlah kelembaban. Pasir cetak harus memiliki pori dan berpori sehingga gas dapat meloloskan dengan bebas.
Ini adalah semua tentang Pasir Cetak di mana kami telah membahas semua topik seperti Apa itu Pasir Cetak, menjelaskan sifat pasir cetak, proses pencetakan pasir hijau, pasir kering, Keruntuhan, dan beberapa Soal Pilihan Ganda berdasarkan topik-topik ini.
