Pengertian Casting Dan Metode Casting 545j5n

2.5

Pengertian Casting dan Metode Casting Casting adalah proses pembuatan benda dari bahan logam atau alloy (logam

campuran)dengan

cara

mencairkan

logam

tersebut

kemudian

menuangkannyaatau

mensentrifugasikannyake dalam ruangan (Mould Chamber) yang sudah dipersiapkan sebelumnya. Dalam hal ini logam dicairkan dengan cara pemanasan (peleburan) dan dengan tekanan, logam cair tersebut didorong masuk ke dalam mould chamber. Maka terbentuklah benda dari logam yang berbentuk sama dan sebangun dengan model malam sebelumnya ( Harty dan Ogston, 1995). Pengertian Mould Chamber adalah suatu ruangan yang terdapat dalam bahan pendam (Investment Materials) yang merupakan ruangan bekas model malam yang sudah dicairkan atau diuapkan keluar dari bahan pendam ( Harty dan Ogston, 1995). Pengecoran suatu proses manufaktur yang menggunakan logam cair dan cetakan untuk menghasilkan parts dengan bentuk yang mendekati bentuk geometri akhir produk jadi. Logam cair akan dituangkan atau ditekan ke dalam cetakan yang memiliki rongga sesuai dengan bentuk yang diinginkan ( Harty dan Ogston, 1995). Menurut Harty dan Ogston (1995) proses pengecoran sendiri dibedakan menjadi dua macam, yaitu traditional casting dan non-traditional/contemporary casting. A. Teknik traditional terdiri atas : 1. Sand-Mold Casting 2. Dry-Sand Casting 3. Shell-Mold Casting 4. Full-Mold Casting 5. Cement-Mold Casting 6. Vacuum-Mold Casting B. Teknik non-traditional terbagi atas :

1. High-Pressure Die Casting 2. Permanent-Mold Casting 3. Centrifugal Casting 4. Plaster-Mold Casting 5. Investment Casting 6. Solid-Ceramic Casting Jenis logam yang kebanyakan digunakan di dalam proses pengecoran adalah logam besi bersama-sama dengan aluminium, kuningan, perak, dan beberapa non logam lainnya (Annusavice dan Kenneth, 2003).

2.6

Peralatan dan Bahan Casting

2.6.1 Alat Casting a. Oven b. Alat tuang sentrifugal dan crucible casting c. Bumbung Tuang d. Penjempit bumbung tuang e. Pinset f.

Pisau model

g. Blow Torch

2.6.2

Bahan: 

2.7

Logam

Prosedur Casting Begitu bahan tanam mengeras setelah angka waktu tertentu- sekitar 1 jam untuk

sebagian besar bahan gipsum dan fosfor – pembakaran siap dilakukan. Prosedur untuk kedua

jenis bahan tanam ini hampir sama, jadi pembahasan berikut akan dipusatkan pada bahan tanam gipsum. Crucible dan sorue logam dilepaskan dengan hati-hati. Semua kotoran pada lubang masuk dibersihkan dengan sikat bulu unta. Jika pembakaran tidak langsung dilakukan setelah penanaman, cincin berisi bahan tanam ini harus ditempatkan di dalam humidor dengan kelamban 180%. Jika mungkin, bahan tanam ini tidak boleh dibiarkan mengering. Pembasahan kembali dari bahan tanam yang sudah mengeras setelah disimpan dalam jangka waktu tertentu tidak akan bisa menggantikan semua air yang sudah hilang (Anusavice, 2003). a. Preheating dan Wax Elimination Preheating merupakan proses pemanasan permukaan sebelum dilakukan pengecoran. Casting ring yang berisi bahan tanam ditempatkan pada tungku dengan temperatur kamar dan dipanaskan sampai temperatur maksimal yang sudah ditentukan. Untuk bahan tanam gipsum, temperaturnya adalah 465oC untuk teknik higroskopik atau 650oC untuk teknik ekspansi termal. Untuk bahan tanam fosfat, temperatur pengerasan maksimalnya berkisar 700-870oC, tergantung pada jenis logam campur yang dipilih. Pada saat investment, kemungkinan ada air yang terjebak di antara porus investment. Bila air tidak dihilangkan, maka kemampuan investment untuk mengabsorpsi wax menjadi berkurang. Akhirnya sisa wax akan menguap menuju ke mould. Pemanasan yang tiba-tiba juga akan menyebabkan cracking atau keretakan. Oleh karenanya, pemanasan awal permukaan diperlukan untuk menghindari hal tersebut. Selama pembakaran, sejumlah malam yang mencair akan diserap oleh bahan tanam dan sisa karbin akibat pembakaran malam cair menjadi terperangkap di dalam bahan tanam yang berpori-pori (Anusavice, 2003).

b. Teknik higroskopik panas rendah.

Teknik ini mendapatkan kompensasi ekspansi melalui tiga cara (1) air rendam bertemperatur 37 C akan membuat model malam berekspansi; (2) air hangat yang masuk bahan tanam mold dari atas akan menambah ekspansi higroskopik, dan (3) ekspansi termal pada temperatur 500C akan mengahasilkan ekspansi termal yang dibutuhkan. Teknik panas rendah ini mempunyai kelebihan yaitu kurangnya perubahan bentuk mold, permukaan yang lebih dingin untuk mendapatkan permukaan cor yang lebih halus, dan kemudahan menempatkan mold langsung di dalam tungku 500C. Kelebihan terakhir ini memungkinkan satu atau beberapa tungku tetap berada pada temperatur pembakaran sehingga mold dapat langsung dimasukkan bila sudah siap. Ini terutama berguna di laboratorium besar di mana mold siap pada waktu yang berbeda-beda. Namun waktu pembakaran yang memadai tetap perlu diperhatikan karena malam akan beroksidasi lebih lambat pada temperatur yang rendah. Mold harus tinggal paling sedikit selama 60 menit di dalam tungku, dan dapat dibiarkan sampai 5 jam atau lebih, tanpa menjadi rusak. Karena mold yang ditempatkan di dalam tungku secara bertahap akan menurunkan temperature (Anusavice, 2003). Tungku, diperlukan waktu tambahan untuk menjamin penghilangan malam yang sempurna. Meskipun biasanya mold dibiarkan pada temperatur ini selama 60-90 menit, masih ada sisa karbon halus dalam jumlah cukup untuk mengurangi pengaliran udara di dalam mold. Karena kemungkinan terjadinya penurunan aliran udara inilah, maka porositas akibat tekanan balik merupakan bahaya yang lebih besar pada teknik panas-rendah dibandingkan teknik panas- tinggi, akrena bahan tanam yang digunakan pada teknik panas- rendah adalah bahan yang lebih padat (Anusavice, 2003). Oven tungku tertentu bisa begitu kedap udara sehingga pembakaran terjadi di dalam atmosfir yang berkurang, sehingga dapat mencegah oksidasi sempurna dari sisa malam. Sedikit membuka pintu tungku akan memungkinkan masuknya udara sehingga menyediakan

cukup oksigen untuk pembuangan malam. Ini terutama penting untuk teknik ekspansi hidroskopik dimana digunakan temperatur pembakaran yang lebih rendah (Anusavice, 2003). Teknik hidroskopik standar telah dikembangkan untuk logam campur yang tinggi kandungan emasnya; jadi, dibutuhkan ekspansi yang sedikit lebih besar jika digunakan logam campur logam mulia yang lebih baru. Ekspansi tambahan ini bisa didapatkan dengan melakukan satu atau beberapa perubahan berikut ini: 1. Meningkatkan temperatur air rendah sampai 40C 2. Menggunakan dua lapis pelapik cincin cor 3. Meningkatkan temperatur pembakaran sampai 600-650 C

c. Teknik ekspansi termal dengan panas tinggi. Pendekatan ini hampir seluruhnya tergantung pada pembakaran panas tinggi untuk mendapatkan ekspansi yang dibutuhakan, sekaligus pada saat yang sama menghilangkan model malam. Ekspansi tambahan diperoleh dengan sedikit memanaskan bahan tanam gipsum pada saat mengeras, jadi dengan demikian mengembangkan model malam, dan air akan memasuki bahan tanam dari pelapik cincin yang basah sehingga menambah sejumlah kecil ekspansi higroskopik pada ekspansi pengerasan yang normal (Anusavice, 2003). Bahan tanam gipsum. Bahan tanam untuk pengecoran relatif rapuh dan membutuhkan penggunaan

cincin

logam

untuk

melindunginya

selama

pemanasan.

Mold

biasanyaditempatkan dalam tungku pada temperatur kamar kemudian dipanaskan perlahanlehan sampai 650-700 C dalam waktu 60 menit dan ditahan selama 15 sampai 30 menit pada temperatur teratas (Anusavice, 2003). Kecepatan pemanasan berpengaruh pada kehalusan dan pada beberapa kasus, pada ukuran keseluruhan. Pada awalnya, pemanasan yang cepat akan menghasilkan uap yang dapat menyebabkan pengelupasan dari dinding-dinding mold. Terlalu banyak model malam

dalam satu bidang di dalam bahan tanam sering menyebabkan pemisahan dari seluruh bahan tanam ini, karena malam yang mengembang menciptakan tekanan yang sangat besar pada daerah yang luas (Anusavice, 2003). Setelah temperatur cor dicapai, pengecoran harus segera dilakukan. Memperhatikan temperatur yang tinggi untuk jangka waktu lama akan mengakibatkan kontaminasi sulfur pada hasil cor dan menjadi kasarnya permukaan cor akibat rusaknya bahan tanam (Anusavice, 2003). Jarak waktu tuang yang diperbolehkan. Ketika mendingin, bahan tanam akan mengalami kontraksi termal. Jika digunakan teknik ekspansi termal atau teknik panas-tinggi, bahan tanam akan kehilangan panasnya setelah cincin yang dipanaskan dikeluarkan dari tungku, dan mold akan pengerutan. Karena adanya pelapik dan sifat penghantar panas yang rendah dari bahan tanam, ada sedikit waktu luang sebelum temperatur mold terpengaruh. Pada kondisi pengencoran normal, ada kira-kira 1 menit sebelum terjadinya perubahan dimensi pada mold.

d. Melting dan Casting 1. Ada beberapa tipe mesin casting yang dapat dipergunakan untuk dua proses ini 2. Tipe pertama, alloy dilelehkan langsung pada crucible dan diikuti aplikasi tekanan udara untuk memasukkan lelehan logam menuju mold (air pressure casting machine) 3. Tipe kedua, alloy dilelehkan pada crucible dan lelehan masuk ke mold karena gaya sentrifugal(centrifugal casting machine) 4. Tipe ketiga, alloy dilelehkan secara elektronis dengan mesin furnace, kemudian masuk ke mold dengan gaya sentrifugal oleh motor penggerak ataupun koil/spring (spring wound electrical resistance melting furnace casting machine)

5. Tipe keempat, alloy dilelehkan secara elektronis tetapi proses cor dilakukan dengan bantuan tekanan udara vakum (induction melting casting machin). 2.7

Proses Casting 1. Alat tuang sentrifugal disiapkan dengan cara memutar 3 kali alat tersebut dengan menaikkan kenop pemutar 2. Cawan tuang ( crucible casting) panas diletakkan pada alat tuang sentrifugal, kemudian logam dituangkan 3. Keluarkan bumbung tuang dari oven., kemudian letakkan pada alat sentrifugal 4. Logam dipanaskan dengan api Torch sampai cair, 5. Setelah logam masuk ke dalam bumbung tuang , putaran alat diperlambat dengan menekan porusnya sampai alat tuanag berhenti berputar 6. Bumbung tuang di ambil dan didiamkan sebentar 7. Setelah dingin hasil tuang dikeluakan dari dalam bumbung tuang dan dibersihkan dari bahan tanam didawah air mengalir

Gambar 12. Proses Casting 2.8

Faktor Kegagalan Proses casting Dalam proses pembuatannya, restorasi rigid dengan menggunakan logam mempunyai

tahapan-tahapan,salah satunya pembuatan casting / penanaman pola. Casting adalah proses dimana wax pattern dari restorasi dikonversi untuk mereplikasikan dental alloy. Proses

casting digunakan untuk membuat restorasi gigi seperti inlay, onlay, mahkota jaket, jembatan dan removable partial denture. (Craig, 2002, pg 516). Kegagalan proses casting mungkin terjadi dan kegagalan proses casting dapat dikelompokkan menjadi 4 macam : 1. Distorsi Hasil casting dapat disebabkan karena terjadinya distorsi pola malam. Konfigurasi, tipe, dan ketebalan pola malam berpengaruh terhadap terjadi atau tidaknya distorsi. Pola malam yang terlalu tipis memiliki kemungkinan distorsi yang lebih tinggi. Distorsi pada proses penuangan logam terjadi saat manipulasi malam inlay, sehingga pencegahan terjadinya distorsi tergantung pada proses manipulasi malam inlay. Distorsi terjadi akibat stress release, yaitu tekanan yang sangat besar pada material akibat malam di cetak tanpa pemanasan yang cukup hingga diatas suhu transisi solid-solid. Distorsi dapat terjadi sewaktu membentuk dan melepas model malam dari mulut atau die. Keadaan ini terjadi karena perubahan suhu dan pelepasan stress yang muncul sewaktu terjadinya kontraksi saat pendinginan, udara yang terjebak serta temperatur selama penyimpanan.Metode paling praktis untuk menghindari distorsi adalah menanam model sesegera mungkin setelah dikeluarkan dari mulut atau die. Die dan model malam dipasang pada saluran tertutup yang mempunyai piston dan mengandung air, dengan temperatur 380 (1000F). Bila piston ditekan, tekanan hidrostatik akan teraplikasikan secara merata pada model yang sudah selesai dibuat. (Craig. 2002.pg.438) 2. Surface roughness, iregulasi, dan diskolorasi Hal ini mungkin terjadi karena adanya sisa gelembung udara selama proses casting, pemanasan yang terlalu cepat, pemanasan yang kurang menyebabkan tersisanya wax, W/P rasio material investment yang tidak tepat, prologed heating yang menyebabkan disintegrasi material investment, tekanan dan temperatur casting yang tidak tepat, adanya benda asing

yang masuk ke dalam mold, impak pelelehan logam, posisi pola malam, dan terjadinya inklusi karbon. Permukaan hasil cor seharusnya meruakan reproduksi yang akurat dai permukaan model malam asalnya.Kasarny atau tidak beraturannya ermukaan luar dari tuangan memerlukan tindakan penyelesaian dan pemolesantambahan, sedangkan ketidak-teraturan pada permukaan dalam dari tuangan akan mengganggu duduknyatuangan pada gigi.Kekasaran permukaan dirumuskan sebagai ketidak-sempurnaan permukaan dominan dari seluruh permukaan. Kekasaran permukaan dari tuangan gigi akan lebih besar daripada model malamnya. Ketidakteraturan permukaan mengacu pada ketidak-sempurnaan yang terisolasi, misalnya suatu bulatan kecil, yang bukan menjadi area karakteristik dari seluruh area permukaan. Perbedaaan ini mungkin berkaitan denganukuran partikel dari bahan tanam dan kemampuannya untuk memproduksi model malam dalam rincianmikroskopik.Dengan teknik pengerjaan yang benar, bertambahnya kekasaran permukaan pada tuangan seharusnyatidak menjadi faktor utama di dalam keakuratan dimensi. Tetapi, teknik yang tidak benar dapat menjurus kekasaran permukaan yang sangat menjol serta ketidak-teraturan permukaan. 3. Porositas Porositas yang terjadi dapat disebabkan oleh beberapa hal antara lain terjadinya pengkerutan saat solidifikasim porositas oleh beberapa macam gas atau gelembung udara, dan terjabaknya air dalam mold. Incomplete casting. Efek gelembung (bubbling ) pada casting muncul sebagai tombak dari kelebihan bahan yang melekat pada permukaan casting. Ini mencerminkan adanya permukaan yang porositas dalam penanaman model, masalahyang mungkin bisa diatasi oleh vacuum investing. Bubbling pada casting muncul sebagai bulatan-bulatan banyak yang menempel pada permukaan dari casting. Ini mencerminkan adanya porositas pada saat investment(penanaman model). Suatu masalah dimana dapat terisi alloy cair pada investment

yang kosong tadi (Mc.cabe,2008,pg.82).Porositas dapat terjadi pada permukaan dalam maupun luar dari hasil casting. Porositas di permukaan luar adalah suatu faktor dari kekasaran permukaan, tetapi umumnya juga merupakan manifestasi dari porositas bagian dalam. Porositas internal tidak saja memperlemah tuangan tetapi juga meluas ke permukaan, danmenyebabkan perubahan warna. Jika parah, dapat menyebabkan kebocoran pada pertemuan gigi denganrestorasi dan karies sekunder. Meskipun porositas di dalam tuangan tidak dapat dihindari sepenuhnya, tetapidapat dikurangi dengan penggunaan teknik yang benar. (Annusavice, 2003. Pg342).Porositas bisa terlihat sebagai pemukaan lubang pada casting. Bagian pecah pada investment atau partikel kotor dimana bisa menjatuhkan sprue, mungkin menjadi perlekatan di dalam casting dan menghasilkan lubang pada permukaan. Untuk alasan ini, semua mould pada casting dapat diatasi dengan sprue yang lebih ke bawah. (Mc.cabe, 2008,pg.82). Pada proses pengerasan dibagi menjadi dua, yaitu localized shrinkage porosity Dan microporosity. Porositas karena gas yang terjebak dibagi menjadi : 

pinhole porosity



cas inclusions



subsurface porosity



Entrapped air porosity. (Annusavice, 2003,pg.342). Localized shrinkage porosity terjadi pada persimpangan saat pemasangan sprue dan

mungkin terjadi dimana saja diantara dendrite, dimana itu merupakan bagian terakhir dari casting pada titik lebur logam yang rendah yang dapat memperkuat percabangan dari dendrite. (Annusavice,2003,pg 343). Microporosity juga terjadi akibat dari penyusutan pada saat pengerasan tetapi umumnya hadir dalamcasting fine-grain saat proses pengecoran ini terlalu cepat. Fenomena

seperti ini dapat terjadi ketika pengerasanalloy terlalu cepat karena suhu mould terlalu rendah (Annusaavice, 2003,pg.343). Pinhole dan inklusi gas dapat terjadi karena adanya gas yang terjebak saat proses pengerasan. Porositas akibat inklusi gas lebih besar daripada pinhole. Inhole dihasilkan ketika alloy mencair sedangkan inklusi gas disebabkan oleh penggunaan api mixing zone atau zona oksidasi (Annusavice, 2003,pg 344). Subsurface porosity disebabkan oleh nukleasi stimultaneous butiran padat dan gelembung gas padasaat pertama ketika alloy membeku pada dinding cetakan. Namun jenis porositas ini dapat diatasi denganmengontrol tingkat dimana logam cair memasuki cetakan. Porositas pada casting tidak dapat dihindari secarakeseluruhan, namun porositas mampu di minimalisasi dengan menggunakan teknik yang tepat.(Annusavice,2003,pg.346) Entrapped air porosity atau disebut juga back pressure porosity ini dapat menghasilkan cekunganyang besar akibat depresi. Hal ini disebabkan akibat udara dalam mould tidak dapat keluar melalui pori-pori dari investment atau karena gradient tekanan pada saat pemasangan sprue. (Annusavice,2003,pg, 346). Dana danya back pressure yang menyebabkan adanya celah pada marginal. (Mc.cabe, 2008,pg82). Gaseous porosity di dalam casting dihasilkan oleh gas dimana menjadi penghancur pada alloy cair. Copper, gold, silver, platinum dan partikel palladium, semua melarutkan oksigen di dalam bagian cair. Saat mendingin, alloy membebaskan gas yang terabsorbsi tapi beberapa sisa gas terjebak ketika alloy menjadi rigid. Tipe porositas dapat terjadi di seluruh casting. Hal ini dapat dikurangi dengan menghindari pemanasan berlebih dari alloy atau casting di dalam atmosfer dari gas yang tidak aktif. (Mc.cabe,2008,pg.82). Untuk meminimalisir

porositymaka ditambahkan flux. Zat yang disebut fluks

biasanya ditambahkan untuk meminimalkan pembentukan oksida yang mempengaruhi pemanasan dan molding paduan dan mempengaruhi kualitas akhir dari casting. Jenis flux yang digunakan tergantung pada suhu aliran, jenis sumber panas yang di gunakan, jenis

pengecoran paduan dan jenis investment. (Powers, 2008,pg.276). Salah satunya adalah Borax, atau sodium tetraborate (Craig,2002,pg.545) 4. Tidak adanya atau tidak sempurnanya rincian Kadang-kadang ditemukan tuangan yang tidak utuh atau mungkin sama sekali tidak ditemukan tuangan. Penyebab yang jelas dari keadaan ini adalah terhalangnya logam cair untuk mengisi mold secara utuh. Paling sedikit ada dua factor yang dapat menghambat jalannya logam cair, yaitu : 1. Mold yang kurang didinginkan Penganginan yang kurang berhubungan langsung dengan tekanan balik yang dikeluarkan oleh udara didalam mold . Jika udara tidak dapat dikeluarkan dengan cepat, logam cair tidak dapat memasuki mold sebelum memadat. Dalam keadaan ini, harus dipertimbangkan besarnya tekanan cor. Jika tekanan cornya kurang,tekanan balik tidak dapat di atasi. Lebih jauh lagi, tekanan cor harus ditahan paling sedikit 4 detik. Mold akan terisi logam memadat dalam waktu 1 detikatau kurang, meski logam masih cukup lunak selama tahap awal. 2. Kekentalan yang tinggi dari logam cair Pembuangan sisa-sisa malam yang tidak sempurna dari dalam mold merupakan penyebab tuangan yangtidak utuh. Jika ada terlalu banyak produk pembakaran yang tertinggal di dalam mold, pori-pori dari bahantanam dapat terisi penuh sehingga udara tidakk dapat keluar seluruhnya. Jika ada cairan atau partikel malamyang tertinggal, kontak antara logam cair dengan benda asing menghasilkan ledakan yang dapat menimbulkantekanan balik akibat pembuangan malam yang tidak sempurna.