BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.6 Pengecoran dengan Cetakan Pasir
Proses pengecoran yang paling dikenal dipakai adalah proses pengecoran dengan menggunakan pasir sebagai bahan cetakan. Hal ini disebabkan beberapa faktor antara lain ; Pembuatan cetakan yang relatif mudah, biaya pembuatan yang rendah, dan dapat mengecor benda yang berukuran besar.
Cetakan pasir dapat dibagi menjadi beberapa jenis antara lain cetakan pasir basah, cetakan pasir kering, cetakan sapuan dan cetakan CO2. Cetakan basah yaitu cetakan yang dibuat dari pasir yang mengandung kadar air. Karena itu cetakan ini mempunyai resiko cacat yang besar diakibatkan terperangkapnya uap air didalam rongga cetakan.
Cetakan pasir kering yaitu cetakan pasir yang tidak mengandung kadar air. Cetakan ini biasa digunakan untuk pengecoran paduan lain. Cetakan sapuan digunakan untuk benda coran berukuran besar, berat dan mempunyai bentuk silinder sirkular seperti silinder yang besar dan roller untuk pabrik kertas.
Tabel 2.1 Ketabalan dinding minimum dari pengecoran pasir
Bahan Ukuran Coran (mm) Kurang dari 200 200 - 400 400 - 800 800 - 1250 1250 - 2000 2000 - 3200 Besi cor Kelabu 3 mm 4 mm 5 mm 8 mm 8 mm 10 mm Basi cor mutu
tinggi 4 - 5 mm 5 - 6 mm 6 - 8 mm 8 - 10 mm 10 - 12 mm 12 - 16 mm Basi cor
bergrafit bulat 5 - 6 mm 6 - 8 mm 8 - 10 mm 10 - 12 mm 12 - 16 mm 16 - 20 mm Baja cor 5 mm 6 mm 8 mm 10 mm 12 mm 16 mm
Baja tahan karat 8 mm 10 mm 12 mm 16 mm 20 mm 25 mm Brons & kuningan 2 mm 2,5 mm 3 mm 4 mm 5 mm 6 mm Kuningan tegangan tinggi 3 mm 4 mm 5 mm 6 mm 8 mm 10 mm Paduan aluminium 2 - 3 mm 2,5 - 4 mm 3 - 5 mm 4 - 6 mm 5 - 8 mm 6 - 10 mm
(Sumber : Prof. Ir. Tata Surdia M.S Met E, Prof. Dr. Kenji Chijiiwa, Teknik Pengecoran Logam, Penerbit PT. Pradnya Paramita, Jakarta, 1986, hal 46)
2.6.1 Sifat-sifat pasir cetak
Pasir cetak mempunyai sifat-sifat yang memenuhi persyaratan sebagai berikut :
a. Mempunyai sifat mampu bentuk sehingga paduan dalam pembuatan cetakan dengan kekuatan yang cocok. Cetakan yang dihasilkan harus kuat sehingga tidak rusak karena dipindah-pindah dan dapat menahan logam
cair waktu dituangnya kedalam. Karena itu kekuatannya pada temperatur kamar dan kekuatan panasnya sangat diperlukan.
b. Permeabilitas yang cocok. Dikuatirkan bahwa hasil coran mempunyai cacat seperti rongga penyusutan, gelembung gas atau kekasaran permukaan, kecuali jika udara atau gas yang terjadi dalam cetakan waktu penuangan disalurkan melalui rongga-rongga diantara butiran pasir keluar dari cetakan dengan kecepatan yang cocok.
c. Distribusi besar butir yang cocok. Permukaan coran diperhalus kalau coran dibuat dalam cetakan yang berbutir halus. Tetapi kalau butiran pasir terlalu halus, gas dicegah keluar dan membuat cacat, yaitu gelembung udara. Distribusi besar butir harus cocok mengingat dua syarat tersebut yang diatas.
d. Tahan terhadap temperatur logam yang dituang. Temperatur penuangan yang biasa untuk bermacam-macam coran dinyatakan dalam tabel 2.2. Butir pasir dan pengikat harus mempunyai derajat tahan api tertentu terhadap temperatur tinggi, kalau logam cair dengan temperatur tinggi ini dituang kedalam cetakan.
e. Komposisi yang cocok. Butir pasir bersentuhan dengan logam yang dituang mengalami peristiwa kimia dan fisika karena logam cair mempunyai temperatur yang tinggi. Bahan-bahan yang tercampur yang mungkin menghasilkan gas atau larut dalam logam adalah tidak dikehendaki.
f. Mampu dipakai lagi.
Pasir yang telah digunakan sebaiknya dapat didaur ulang atau digunakan kembali. Butir-butir pasir sebaiknya tidak pecah akibat panas yang tinggi serta sifat-sifat mekanisnya tidak berubah.
g. Pasir harus murah.
Pasir harus mudah didapatkan, murah dan tidak memerlukan perlakuan tambahan, misalnya pegayakan.
Tabel 2.2 Temperatur penuangan untuk berbagai coran
Macam Coran Temperatur Penuangan (0C)
Paduan ringan 650 – 750
Brons 1100 – 1250
Kuningan 950 – 1100
Besi cor 1250 – 1450
Baja cor 1630 – 1650
( Sumber : Prof. Ir. Tata Surdia M.S Met E, Prof. Dr. Kenji Chijiwa, Teknik Pengecoran Logam, Penerbit PT. Pradya Paramita, Jakarta, 1986, hal 109)
2.6.2 Macam-macam pasir cetak
Pasir cetak yang paling lazim dipakai adalah pasir gunung, pasir pantai, pasir sungai dan pasi silica yang disediakan alam. Beberapa dari pasir tersebut dipakai begitu saja dan yang lain dipakai setelah dipecah menjadi butir-butir dengan ukuran yang cocok. Kalau pasir mempunyai kadar lempung yang cocok dan bersifat adhesi mereka dipakai begitu saja, sedangkan kalau sifat adhesinya
kurang, maka perlu ditambah lempug kepadanya. Kadang-kadang berbagai pengikat dibutuhkan juga disamping lempung. Umumnya pasir yang mempunyai kadar lempung dibawah 10 sampai 20% mempunyai adhesi yang lemah dan baru dapat dipakai setelah ditambahkan persentase lempung secukupnya.
Pasir silica (SiO2) merupakan pasir yang terbaik karena dapat menahan temperatur tinggi tanpa terurai atau leleh. Pasir silika biasanya murah, mempunyai umur panjang, bentuk dan ukuran bermacam-macam hingga dapat disesuaikan dengan kebutuhannya. tetapi kerugiannya adalah mempunyai koefisien muai yang tinggi dan cenderung untuk ikut bersatu (menempel) dengan logam. Disamping itu pasir ini banyak mengandung debu dan oleh karenanya membahayakan kesehatan kerja.
Disamping pasir silica dapat pula dipakai pasir zircon (ZrSiO2) yang berwarna kuning tadi dan kegunaan utama adalah untuk cor dan bagian permukaan rongga cetakan. Sifat-sifat yang dimiliki adalah konduktivitas panas yang tinggi dan halus, refractory yang baik dan berat jenisnya tinggi, disamping itu tidak meleleh bersama logam cair (not fusing).
Ukuran pasir (grain size) menentukan pula dimana sebaiknya dipakai. Untuk ukuran benda kerja yang kecil dan bentuknya liku-liku maka pasir ukuran kecil harus dipergunakan supaya bentuk detail dari benda kerja dapat sempurna diperoleh. Sedangkan makin besar benda yang harus dicor, maka makin besar pula ukuran pasir yang harus dipakai, karena makin besar ukuran pasir makin memudahkan gas-gas terbentuk keluar, disamping ketelitian dan permukaan yang dicapai pun tidak terlalu tinggi. Suatu bentuk yang tidak teratur serta tajam dari butir-butir pasir lebih disukai untuk pembuatan cetakan, karena hal ini menjamin
ikatan yang lebih kuat dari suatu butir pasir lainnya hingga cetakan menjadi kuat dalam menahan tekanan logam cair yang dicorkan.
2.6.3 Susunan pasir cetak
Gambar 2.6 Bentuk butir- butir dari pasir cetak
1. Bentuk butir dari pasir cetak digolongkan menjadi butir pasir bundar, butir pasir sebagian bersudut, butir pasir bersudut, butir pasir kristal. Dari diantara jenis butiran pasir diatas yang paling banyak adalah jenis butir pasir bulat, karena memerlukan jumlah pengikat yang lebih sedikit.
2. Tanah lempung terdiri dari kaolinit, ilit dan mon morilonit, juga kwarsa jika ditambah air akan menjadi lengket. Ukuran butir dari tanah lempung 0,005–0,02 mm, kadang-kadang dibutuhkan bentonit yaitu merupakan sejenis dari tanah lempung dengan besar butiran 0,01-10µm dan fasa penyusunnya mon morilonit (Al2O3,4SiO2,H2O).
3. Pengikat lain. Inti sering dibuat dari pasir yang dibubuhi minyak nabati pengering 1,5–3% dan dipanggang pada temperatur 200–2500C. Selain dari itu, resin, air kaca atau semen digunakan sebagai pengikat khusus.