Molding Sand Dijelaskan: Komposisi, Penggunaan, dan Manfaat dalam Sand Casting

Digunakan dalam proses sand casting untuk menyiapkan rongga cetakan. Biasa disebut green sand adalah agregat pasir, liat bentonit, debu batu bara, dan air. Penggunaan utamanya adalah dalam pembuatan cetakan logam. Sebagian besar agregat selalu pasir, yang sering merupakan campuran homogen bentuk silika.

Ada banyak resep rasio liat, tetapi mereka semua menyeimbangkan formabilitas, finishing permukaan, dan kemampuan logam cair panas untuk degaas. Batu bara, biasanya disebut sea carbon, yang hadir dalam jumlah kurang dari 5%, sebagian terbakar di permukaan logam cair, menyebabkan degaas uap organik.

Sand casting adalah salah satu bentuk casting paling awal yang dilakukan karena kesederhanaan bahan yang digunakan. Karena kesederhanaan yang sama, masih menjadi salah satu metode casting logam termurah.

Metode casting lain, seperti yang menggunakan coquille, memiliki finishing permukaan yang lebih tinggi tetapi memiliki biaya yang lebih tinggi. Green sand (seperti pasir foundry lainnya) biasanya disimpan di foundry yang dikenal sebagai "flasks", yang hanyalah kotak tanpa dasar atau tutup.

Kotak dibagi menjadi dua bagian yang tumpuk bersama untuk digunakan. Bagian-bagian tersebut disebut cap dan molding flask, masing-masing.

Wadah khusus dari bronze dituang ke dalam Green Sand yang merupakan hollow shpe kontinu dalam cetakan. Di bawah dapat diisi dengan material cair dan diubah menjadi casting yang selesai. Tidak semua green sand sebenarnya hijau. Namun dianggap "hijau" dalam arti bahwa digunakan saat basah (mirip kayu hijau).

Menurut beberapa sumber online, metode casting lainnya adalah mengeringkan pasir cetakan sebelum menuangkan logam cair. Proses casting kering ini menghasilkan cetakan yang lebih kaku yang lebih cocok untuk casting yang lebih berat.

Apa Itu Sejarah Molding Sand

Tidak ada catatan eksplisit dalam sejarah yang akan mengaitkan casting logam pertama dan penggunaan pasir foundry, tetapi artefak kuno dan tulisan berasal dari sekitar 3200 SM di Mesopotamia kuno. Sejarah molding sand sulit dipelajari karena banyak praktik ini berasal dari pra-tulisan.

Molding sand digunakan secara eksklusif untuk casting perunggu yang diperkenalkan oleh China kuno. Kemajuan penting lainnya terjadi di India pada 500 SM. ketika baja raksasa dibuat. Akhirnya Sir Humphrey Davy pertama kali membuat casting aluminium di Inggris sekitar 1808.

Saat ini, kapasitas produksi di Amerika Serikat lebih dari 8 juta ton besi cor, 1,4 juta ton baja cor, 1,7 juta ton aluminium cor, dan 321.000 ton tembaga cor.

Sebagian besar industri logam modern telah berinovasi karena peningkatan besar dalam kualitas pasir karena alat yang lebih baik, serta metalurgi dan pemahaman yang lebih baik tentang sifat logam.

Sumber Molding Sand

Sumber umum penerima molding sand adalah pantai laut, sungai, danau, gurun, dan elemen batuan butiran. Molding sand dapat terutama dibagi menjadi dua jenis: alami atau sintetis.

Campuran molding alami mengandung cukup perekat. Di sisi lain, molding sand sintetis disiapkan secara buatan dengan menggunakan bahan dasar molding (pasir kuarsa 85-91%, perekat 6-11%, air atau kadar kelembaban 2-8%) dan aditif lain dalam proporsi berat yang tepat dengan campuran dan penggilingan yang sempurna dengan peralatan yang tepat.

Bahan Molding Sand

Komponen utama molding sand adalah pasir kuarsa, perekat, kadar kelembaban, dan aditif. Pasir kuarsa butiran adalah komponen utama pasir foundry dengan kekuatan tahan panas yang cukup untuk memberikan kekuatan, stabilitas, dan permeabilitas pada molding sand dan core sand.

Namun bersama silika, jumlah kecil oksida besi, alumina, batu kapur (CaCO3), oksida magnesium, soda, dan kalium hadir sebagai karsida. Komposisi kimia pasir kuarsa memberikan gambaran tentang karsida yang hadir, seperti kapur, oksida magnesium, alkali, dll.

Kehadiran jumlah berlebihan oksida besi, oksida alkali, dan kapur dapat secara signifikan menurunkan titik leleh, yang tidak diinginkan. Pasir kuarsa dapat ditentukan oleh ukuran butir pasir dan bentuknya (sudut, miring, dan bulat).

Perekat Molding Sands

Perekat dapat merupakan zat anorganik atau organik. Perekat yang termasuk dalam grup anorganik adalah silikat sodium liat, semen Portland, dll. Di foundry, liat bertindak sebagai perekat yang dapat berupa Kaolinite, Ball Clay, Fire Clay, Limonite, Fuller's earth, dan Bentonite.

Perekat yang termasuk dalam grup organik adalah dextrin, molasses, binder anaj, minyak linseed, dan resin seperti phenol formaldehyde, urea formaldehyde, dll. Perekat grup organik sebagian besar digunakan untuk pembuatan core. Di antara semua perekat di atas, varietas liat bentonite adalah yang paling umum digunakan.

Namun, liat ini sendiri tidak dapat mengikat antara butir pasir tanpa kehadiran kadar kelembaban dalam molding sand dan core sand.

Kadar Kelembaban dalam Molding Sands

Kadar kelembaban molding sand bervariasi dari 2 hingga 8%. Jumlah ini ditambahkan ke campuran liat dan pasir kuarsa untuk menginduksi bonding. Ini adalah jumlah air yang diperlukan untuk mengisi pori di antara partikel liat tanpa memisahkan mereka.

Jumlah air ini dipegang kuat oleh liat dan terutama bertanggung jawab untuk meningkatkan kekuatan pasir. Tindakan liat dan air mengurangi permeabilitas seiring bertambahnya kandungan liat dan kelembaban. Kekuatan tekan dalam keadaan mentah pertama kali meningkat seiring bertambahnya kandungan liat, tetapi mulai menurun ketika nilai tertentu tercapai.

Untuk meningkatkan sifat molding sand, aditif lain, dikenal sebagai aditif, ditambahkan ke bahan dasar.

Aditif dan Debu Batu Bara

Aditif adalah bahan yang biasanya ditambahkan ke campuran molding sand dan core sand untuk mendapatkan sifat khusus pasir. Beberapa aditif yang umum digunakan untuk meningkatkan sifat molding dan core sand, di antaranya debu batu bara, tepung jagung, dextrin, sea coal, tar, tepung kayu, tepung kuarsa.

Debu batu bara terutama ditambahkan untuk menciptakan atmosfer reduksi selama proses casting. Atmosfer reduksi ini menyebabkan oksigen di pori terikat secara kimia sehingga tidak dapat mengoksidasi logam. Biasanya ditambahkan ke molding sands untuk membuat cetakan untuk produksi besi cor abu-abu dan lunak.

Aditif Lain untuk Molding Sand

Tepung jagung termasuk dalam keluarga karbohidrat pati dan digunakan untuk meningkatkan insiden molding sand dan core sand. Ini sepenuhnya menguap oleh panas dalam bentuk pasir, sehingga meninggalkan ruang di antara butir pasir.

Ini memungkinkan butir pasir bergerak bebas, yang pada akhirnya menyebabkan dinding cetakan bergerak dan mengurangi ekspansi cetakan dan oleh karena itu cacat casting. Corn sand yang ditambahkan ke molding dan core sand sangat meningkatkan kekuatan cetakan dan core.

Molding Sand dengan Sea Coal

Sea coal adalah serbuk batu bara bitumen halus yang menempatkan tempatnya di pori butir pasir kuarsa dalam molding dan core sand. Saat dipanaskan, sea coal berubah menjadi kokos yang mengisi pori dan tahan air.

Karena ini, butir pasir menjadi terbatas dan tidak dapat berkembang menjadi pola kemasan padat. Oleh karena itu, sea carbon mengurangi gerakan dinding cetakan dan permeabilitas ke cetakan dan core sand, sehingga menjaga permukaan cetakan dan core tetap bersih dan halus.

Tar adalah bentuk distilasi batu bara lunak. Ini dapat ditambahkan dari 0,02% hingga 2% dalam molding sand dan core. Tar meningkatkan kekuatan panas, finishing permukaan pada permukaan cetakan dan berperilaku sama persis seperti sea coal.