Variasi Resin Pada Cetakan Alphaset 1g342y

BAB II STUDI LITERATUR

2.1

Pasir cetak Pasir adalah suatu material yang tersusun dari butiran – butiran mineral yang memiliki

diameter antara 0,05-2 mm. Pada umumnya pasir cetak memiliki komposisi dasar silicon dioxide ( SiO2 ), pasir silika ini kadang masih bercampur dengan feldspar dan mineral – mineral lain. Pasir khusus ini membutuhkan mineral tertentu. Beberapa sarat penting yang harus dipenuhi pasir cetak adalah stabil pada temperatur tinggi memiliki permeabilitas yang baik, dan dapat digunakan berulang – ulang. Pengklasifikasian pasir cukup beragam yaitu dapat berdasarkan angka pemuaian, mempu tembus cahaya, porositas, titik sinter, jenis pasir, kandungan clay, derajat kebulatan, besar butir pasir dan lain lain. Greensand moulding merupakan salah satu jenis cetakan pasir yang sering digunakan dalam proses pengecoran logam, cetakan ini juga disebut sebagai cetakan pasir basah, karena pasir yang digunakan masih mengandung air cairan logam dituang ke cetakan tersebut. Pasir cetak greensand digunakan pada pengecoran ferro yang memiliki berat tuang hingga 200kg untuk Fc atau 150kg untuk FCD. Cetakan greensand

terbuat dari silika SiO2 dengan

mencampurkan bahan additive lainnya yaitu, coaldust, dan lain lain. Cetakan pasir yang baik dapat menampilkan bentuk seperti ukuran partikel pasir, jumlah bahan pengikat seperti tanah liat, kelembaban, bahan organik yang dipilih sehingga memenuhi keempat persyaratan. Komposisi pasir harus dikontrol dengan hati hati untuk memastikan produk memenuhi persyaratan dan selalu konsisten. Komposisi yang umum digunakan untuk pasir basah (Greensand mold) adalah 88% silika, 9% tanah liat, dan 3% air. Bila pasir cetak tidak memenuhi standar kriteria yang ditentukan maka akan terjadi cacat pada hasil akhir coran yang disebabkan oleh pasir cetakan, antara lain : 1. Adanya porositas atau gelembung gas. 2. Terjadi penyusutan. 3. Permukaan coran kasar.

4

2.1 Tabel Jenis Pasir

Gambar 2.1 Pasir Zirkon (kiri), Pasir Silika (tengah) Pasir Kromit(kanan)

Pasir cetak bisa digunakan untuk membuat cetakan pasir yaitu pasir dengan kandungan utama SiO2 dan terkandung kotoran seperti mika felspa. Untuk pasir pantai, pasir kali, pasir silika alam dan pasir silika buatan dibutuhkan pengikat untuk mengikat butir pasir satu sama lain dan baru dipakai setelah pencampuran.

5

Bentuk butir pasir akan berpengaruh pada permeabilitas dan sifat mekanis lainnya. Bentuk butir pasir diklasifikasikan atas 4 macam yaitu: 1. Angular

: Bentuk butir bersudut tajam.

2. Sub-angular

: Bentuk butir setangah tajam.

3. Rounded

: Bentuk butir bulat.

4. Compound

: Bentuk butir gabungan karena ikatan.

Gambar 2.2 Bentuk Pasir Secara Micro Bentuk butir pasir yang angular dapat memberikan kekuatan pada pasir cetakan yang lebih tinggi daripada yang bulat, karena butir yang lebih bulat lebih mudah bergeser satu sama lain sedangkan butir angular saling berkaitan. Bentuk pasir yang bulat, baik untuk pasir cetak karena memerlukan jumlah pengikat yang sedikit untuk mendapatkan kekuatan dan mempunyai permeabilitas tinggi serta mampu alir yang baik. Bentuk pasir yang bergumpal (compound) kurang baik untuk pasir cetak, karena pada waktu pencampuran akan pecah menjadi butir – butir kecil sehingga membutuhkan bahan pengikat dalam jumlah banyak. Butir pasir yang bergumpal pada umumnya mudah pecah pada saat menerima panas yang tinggi. Butir tersebut itu umumnya terdapat pada pasir bekas. 2.2

Persyaratan Pasir Cetak Pasir cetak selain adhesi yang harus memenuhi beberapa persyaratan seperti ; sifat

mampu bentuk yang baik, permeabilitas yang cocok, daya tahan panas, ukuran dan bentuk butiran. Setelah proses pencampuran, syarat penting lainnya antara lain; daya salur gas, kekuatan (tarik, tekan dan geser) dan kekerasan.

6

1. Daya Tahan Panas Pasir yang digunakan untuk pembuatan cetakan loga, harus mampu menahan panas, sesuai dengan temperatur logam cair yang dituang. Butir pasir dan pengikat harus empunyai derajat tahan api tertentu terhadap temperatur tinggi, jika logam cair dituang kedalam cetakan sifat daya tahan panas pasir sangat dipengaruhi oleh ; kemurniannya, ukuran dan struktur kristalnya, semakin murni dan besar ukuran pasir maka, semakin tahan panas. Tabel 2.2 Temperatur Sinter Pasir Silika

Tabel 2.3 Temperatur Penuangan Untuk Berbagai Coran

2. Ukuran dan Bentuk Ukuran dan bentuk pasir sangat berpengaruh terhadap daya alur gas. Semakin ukuran butir lebih besar dan bentuk makin beragam maka, daya salur gas makin tunggi. Untuk logam cor paduan Cu dan Al ukuran butir lebih kecil (halus) dibandingkan untuk besi dan baja cor. Ukuran pasir untuk berbagai jenis logam cor tergantung jenis logam dan berat logam coran. 3. Kekuatan Cetakan harus mampu menahan tekanan akibat pengisian logam cair. Jika cetakan tidak mampu menahan tekanan logam cair maka, cetakan akan pecah atau rusak sehingga logam cor yang dihasilkan menjadi cacat. Karena tekanan akibat 15 logam

7

cair ke segala arah maka, pasir cetak harus mampu menahan berbagai macam tekanan geser dan tekanan tarik.

4. Daya Salur Gas Cetakan yang baik harus mampu mengalirkan gas yang berasal dari rongga cetakan dan gas yang berasal dari uap air yang ada pada pasir cetak. Bila cetakan tidak mampu mengalirkan gas yang berasal dari uap air yang ada pada benda coran akan terdapat lubang lubang-lubang gas yang mampu menyebabkan cacat benda coran.Kemampuan cetakan mengalirkan gas sangat dipengaruhi oleh bentuk dan ukuran pasir, kandungan tanah liat dan air. Daya salur gas cetakan untuk tiap logam cor berbeda tergantung juga pada jenis logam dan kandungan bahan pengikat .

2.3

Cetakan Alphaset Alphaset merupakan salah satu proses pembuatan cetakan untuk pengecoran logam,

yang terdiri dari pasir yang ditambahkan resin yaitu alkaline phenol dan hardener dari jenis organic ester, pertama kali diperkenalkan tahun 1958 dengan nama phenolic-urethane – nobake system (PUNB yang terus berkembang pada tahun 1958, pada tahun 1993 ditemukan proses Low Volatile Contains PUNB yang menghasilkan polusi udara sangat rendah karena berkaitan dengan munculnya regulasi tingkat kebersihan udara pada tahun 1990 yang menetapkan 189 HAP (Hazardous Air Pollutan) perbedaan utama dari generasi sebelumnya yaitu solvent yang digunakan, yang digantikan oleh solvent jenis alkyl resorcinols.

Gambar 2.3 Proses Pembuatan Cetakan Pasir Produk Kecil Alphaset

8

Proses Hardener (Pengerasan) terjadi ketika resin bercampur dengan NCO (isocyanante) yang dapat mereduksi tenaga yang dibutuhkan untuk mengeraskan cetakan dan inti. Proses ini juga disebut dengan air-set karena binder yang digunakan akan mengeras (cure) pada temperatur ruangan tanpa memerlukan panas. Proses ini memiliki beberapa keunggulan yang bisa di bandingkan dengan proses pembuatan cetakan lain yaitu : 1. Bebas dari sulphur, phospor dan nitrogen. 2. Bahan Hardener yang tidak beracun. 3. Mudah saat pelepasan pola. 4. Mudah untuk reklamasi. 5. Aman bagi lingkungan. 6. Dapat menggunakan berbagai jenis pasir. 7. Tidak terdapat gas berbahaya pada saat pembuatan cetakan. 8. Pasir dapat direklamasi hanya dengan menggunakan air. Kecepatan pengerasan dapat terjadi anatara 15-60 menit tergantung dari produk yang digunakan.

Gambar 2.4 Cetakan Alphaset Untuk Produk Ukuran Besar

9

Pada saat proses penuangan dengan proses PUNB binder terdekomposisi ke lingkungan secara cepat pada temperature tinggi (McKinley, Jefcoat, Herz, dan Frederick, 1993). Kecepatan dekomposisi bergantung pada temperature dan tekanan dari logam dan juga jenis gas lain seperti kelembapan udara, emisi gas dari volatile organic compounds (VOCs) dan Hazardous air pollutants (HAP) akan bertambah bersamaan dengan meningkatnya temperature cetakan. Kemampuan pasir menahan Kemampuan pasir menahan panas juga sangat baik, ini terlihat dari thermal profile dari phenolic-urethane binder yang mulai mengeluarkan uap polusi (volatile) pada temperatur 448oC hingga dan terus mengeluarkan hingga temperatur 593

oC

ini

menunjukan

kemampuan

pasir

untuk

menyerap

panas

dan

mengalirkannya melalui resin. 2.4

Pengujian Pasir Adapun beberapa jenis pengujian terhadap pasir cetak yang akan digunakan : 1. Pengujian Tekan Pengujian tekan merupakan pengujian mekanik pasir dimana menunjukan kekuatan pasir mempertahankan bentuknya yang telah menjadi cetakan dan juga saat proses penuangan logam cair, pengujian ini dilakukan untuk mengetahui nilai kekuatan tekan dari cetakan pasir. Kekuatan cetakan pasir Alphaset dipengaruhi oleh beberapa hal yaitu, komposisi resin dan hardener (Katalis), proses mixing, jenis pasir, ukuran dan distribusi besar pasir.

Gambar 2.5 Alat Compression Streght Tester

10

Spesimen uji tekan merupakan spesimen silinder diameter 50mm dan tinggi 50mm yang telah di didiamkan selama 1 hari agar spesimen telah mencapai kekuatan yang maksimal. 2. Pengujian LOI (Lost Of Ignition) Pengujian LOI merupakan pengujian pasir untuk mengetahui jumlah material organic yang terbakar pada temperature tinggi dimana bila terbakar akan menjadi gas, menggunakan standar AFS 5100-12-S langkah yang dilakukan pada pengujian ini sebagai berikut, panaskan tungku LOI hingga 982ºC, masukan cawan keramik pada tungku 15 selama 15 menit, lalu keluarkan cawan dan simpan pada desikator, timbang berat cawan dan masukan pasir yang akan di uji sebesar 10gr, lalu masukan cawan yang sudah berisi pasir kedalam tungku selama 45 menit, lalu keluarkan dan simpan dalam desikator hingga dingin. Timbang berat akhir pasir yang berada di dalam cawan, lalu hitung nilai LOI nya.

Gambar 2.6 Alat Uji LOI (Lost Of Ignition) 11

Keterangan : LOI = Kadar organik yang terbakar (%) W1 = Berat cawan awal (gr) W2 = Berat cawan + pasir (gr) W3 = Berat cawan + pasir setelah masuk tungku (gr) 3. Pengujian Kadar Air Pengujian kadar air dilakukan dengan melakukan penimbangan sebanyak 50 gram pasir silica dalam pan, lalu sampel pasir dimasukan kedalam oven pemanas dan dipanaskan sampai temperature 100ºC - 110ºC selama 15 menit. Kemudian sampel pasir ditimbang sampai beratnya konstan. Setelah beratnya konstan lalu dihitung kadar airnya dengan persamaan sebagai berikut :

Keterangan : Kadar Air

=%

W1

= Berat Awal

W2

= Berat Akhir

Gambar 2.7 Alat Uji Kadar Air 12

4. Pengujian Produk a. Pengujian Kekasaran Produk Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui tingkat kekasaran permukaan produk cor mengunakan standar JIS 0659 pengujian dilakukan dengan alat pembanding kekasaran permukaan, data yang ditapatkan berupa 18-S hingga 400S Ry yaitu maximum height.

Gambar 2.8 Mistar Pembanding Kekasaran Permukaan

b. Pengujian Cacat Visual Pengujian cacat visual dilakukan untuk menganalisa cacat yang terjadi pada permukaan produk, dilakukan dengan cara melihat dengan mata dan mengindentifikasi kondisi permukaan produk.

13