Istilah “Pengecoran Pasir" dapat digunakan untuk menggambarkan produk akhir dan proses pembuatannya. Ini adalah proses pengecoran logam yang dilakukan di tempat yang disebut "Foundry". Ini tetap menjadi salah satu proses tertua. Pasir digunakan sebagai bahan cetakan dalam teknik pengecoran logam ini.
Pengecoran pasir adalah proses pengecoran logam yang banyak digunakan yang melibatkan pembuatan cetakan dari campuran pasir dan bahan pengikat, seperti tanah liat. Teknik ini digunakan untuk memproduksi bagian logam kompleks dengan berbagai ukuran dan bentuk.
Proses pengecoran pasir digunakan untuk menghasilkan lebih dari 60% pengecoran logam yang kita lihat dalam kehidupan sehari-hari. Mari kita pelajari definisi lengkap dan proses tekniknya di artikel ini. Kita juga akan mempelajari karakteristik, kelebihan, dan kekurangan proses tersebut.
Blog ini memberikan ikhtisar tentang urutan lengkap langkah-langkah yang terlibat.
Apa itu Pengecoran Pasir?
Pengecoran pasir adalah proses pengecoran logam yang banyak digunakan. Cetakan dibuat dengan memadatkan pasir di sekitar pola objek yang diinginkan. Logam cair kemudian dituangkan ke dalam cetakan, membiarkannya mengeras. Setelah pendinginan, pasir dihilangkan, memperlihatkan benda logam cor. Serbaguna, hemat biaya, dan cocok untuk berbagai bentuk.
Dalam pengecoran pasir, logam cair dituangkan ke dalam rongga dalam cetakan pasir sekali pakai yang berisi ruang berongga dengan bentuk yang diinginkan, di mana logam tersebut mengeras untuk membuat komponen berbentuk rongga. Tanah liat, epoksi, plester, logam, dan beton merupakan contoh bahan pengecoran.
Coran yang dihasilkan memiliki geometri yang sangat rumit dalam berbagai ukuran dan berat. Proses ini sering disebut sebagai pengecoran cetakan pasir. Logam dengan suhu leleh tinggi seperti titanium, baja, dan nikel cocok untuk pengecoran pasir.
Satu-satunya metode pengecoran yang berhasil dengan bahan-bahan ini adalah ini. Hasilnya, teknik ini merupakan pilihan terbaik untuk memproduksi suku cadang berukuran kecil dan terjangkau di industri otomotif dan dirgantara. Animasi di bawah ini menunjukkan prosesnya.
Elemen dalam Pengecoran Pasir
Sebelum kita mempelajari langkah-langkah yang terlibat dalam proses pengecoran, penting untuk memahami bagian-bagian atau elemen yang digunakan dalam proses pengecoran. Lihat diagram pengecoran pasir di bawah ini saat Anda mempelajari elemen-elemennya.
Gambar 1: Diagram Pengecoran Pasir
- Cope and Drag: Bagian atas dan bawah dari pengaturan casting masing-masing disebut cope dan drag. Biasanya berupa bingkai kayu
- Riser: Riser sering disebut feeder. Merupakan reservoir dan saluran yang dimasukkan ke dalam cetakan pengecoran logam untuk menghindari penyusutan logam.
- Pelari: Pelari adalah saluran dengan diameter kecil yang digunakan untuk memungkinkan aliran logam cair menuju rongga.
- Cetakan: Merupakan rongga yang terbuat dari suatu pola (salinan cetakan akhir yang diinginkan) yang sebagian besar terbuat dari pasir.
- Inti: Inti dalam pengecoran pasir adalah suatu alat yang dimasukkan ke dalam rongga cetakan untuk membuat fitur interior dalam pengecoran seperti lubang.
- Gerbang: Ini adalah titik di mana logam mencapai rongga cetakan dan mulai mengalir ke dalamnya.
- Pasir Dasar: Ini juga dikenal sebagai pasir pondasi dan merupakan bentuk pasir paling murni (silika).
- Pengikat: Lem yang menyatukan butiran pasir adalah bahan pengikatnya. Jenis pengikat yang paling umum adalah tanah liat & air, Minyak, Resin, dan Natrium silikat.
Langkah 1: Hasilkan Pola
Pola tersebut digunakan untuk membuat rongga pada pasir sesuai ukuran dan bentuk bagian yang akan dicor.
Pola digunakan kembali, tidak seperti cetakan pasir itu sendiri. Pola yang murah dapat dibuat dari kayu atau plastik, atau untuk daya tahan yang lebih baik, aluminium. Pola sering kali dibuat dalam dua bagian, masing-masing sedikit lebih besar dari bagian yang dicetak untuk memungkinkan penyusutan saat logam mendingin. Dinding vertikal pola memiliki sedikit sudut atau “draft” sehingga pola dapat terangkat tanpa menghilangkan pasir.
Langkah 2: Bentuk Dua Bagian Rongga
Satu setengah pola ditempatkan di dalam kotak yang dikelilingi pasir. Polanya diposisikan sedemikian rupa sehingga dapat diangkat keluar setelahnya, yang berarti rongga hanya mereproduksi separuh pola, dan tidak ada fitur yang masuk kembali.
Proses ini diulangi untuk separuh pola lainnya. Sisipan tambahan ditambahkan yang akan menyediakan saluran bagi logam untuk mengalir ke dalam rongga. Dimensi “sistem gerbang” ini menentukan seberapa cepat rongga terisi. Aliran yang lebih tinggi mengurangi risiko tidak terisinya, namun mengakibatkan peningkatan turbulensi, yang dapat menyebabkan cacat pengecoran.
Proses pengecoran pasir tradisional menggunakan pasir “hijau”. Ini mengacu pada kelembapannya, bukan warnanya. Pasir hijau mengandung tanah liat bentonit, yang mengikat butirannya menjadi satu. Saat ini, sebagian besar pengecoran pasir dilakukan dengan pasir resin. Ini adalah pasir yang telah dilapisi dengan pengikat resin. Ini membentuk cetakan yang lebih padat, lebih kuat, dan bagian cor yang lebih akurat.
Langkah 3: Masukkan Inti
Inti mengambil ruang di dalam rongga cetakan yang seharusnya diisi dengan logam. Biasanya terbuat dari pasir dan dimasukkan ke dalam rongga sebelum bagian atas dan bawah disambung.
Langkah 4: Pasang Cope dan Drag
Tarikannya adalah rongga pasir bagian bawah, copannya adalah bagian atas yang berisi saluran pengumpanan logam. Bersama-sama, rakitan tersebut disebut labu. Pin memastikan keselarasan yang baik antara kedua bagian. Daerah rongga tempat bertemunya kedua permukaan pasir akan membentuk garis perpisahan pada bagian cor.
Langkah 5: Tuangkan Logam Cair
Logam mengalir ke dalam rongga dari baskom tuang di permukaan atas cetakan. Saat rongga terisi, logam naik ke atas dalam saluran yang disebut riser. Ini membentuk reservoir yang ditarik kembali ke dalam rongga untuk mengkompensasi penyusutan.
Tembaga, perunggu, kuningan, dan besi cenderung mudah dituangkan dan mengalir, namun beberapa paduan lainnya kurang cair dan beberapa, seperti aluminium, dapat bereaksi dengan pasir. Hal ini diminimalkan dengan mengurangi paparan udara dan menambahkan fluks pada logam cair.
Langkah 6: Demold dan Knock-Out
Setelah dituang, logam dibiarkan dingin dan mengeras. Setelah selesai, cetakan pasir dikeluarkan dari labu dan bagian cornya dirobohkan. Ini juga memecah inti yang dimasukkan ke dalam cetakan.
Sistem gating dan riser kemudian dipotong, meninggalkan coran logam yang siap untuk dikerjakan.
Aplikasi Pengecoran Pasir
Seperti kita ketahui bahwa 70% coran logam tersebut berasal dari proses pengecoran pasir, beberapa produk atau bagian pengecoran pasir yang umum dikenal yang diproduksi melalui proses ini adalah badan pompa, semak, piston kompresor udara, Impeler, bak mesin mesin & panci minyak, roda gigi, roda gila, dan gas & tangki minyak.
- Penambangan dan Konstruksi: Pengecoran pasir digunakan dalam industri pertambangan dan konstruksi untuk memproduksi komponen peralatan, seperti suku cadang penghancur, gigi dragline, bucket ekskavator, dan pelat tahan aus.
- Industri Kelautan: Pengecoran pasir digunakan di sektor kelautan untuk memproduksi suku cadang mesin kelautan, baling-baling, perlengkapan kapal, dan komponen lain yang diperlukan untuk kapal laut.
- Kereta Api: Pengecoran pasir digunakan di industri kereta api untuk memproduksi komponen seperti roda kereta api, suku cadang sistem rem, dan kopling.
- Peralatan Pertanian dan Pertanian: Pengecoran pasir digunakan untuk memproduksi suku cadang mesin pertanian, termasuk komponen traktor, mata bajak, dan suku cadang sistem irigasi.
Perbedaan Antara Die Casting dan Sand Casting
Pengecoran mati melibatkan pemaksaan logam cair ke dalam cetakan di bawah tekanan tinggi, menghasilkan bentuk yang rumit dan presisi dengan permukaan halus. Sebaliknya, pengecoran pasir menggunakan cetakan yang terbuat dari pasir yang dipadatkan untuk menghasilkan bentuk yang lebih kompleks namun dengan hasil akhir yang sedikit lebih kasar.
| Aspek | pengecoran mati | Pengecoran Pasir |
| Proses | Logam cair dipaksa masuk ke dalam cetakan logam | Logam cair dituangkan ke dalam cetakan pasir |
| Cetakan | Cetakan permanen terbuat dari baja atau lainnya | Cetakan sementara terbuat dari pasir hijau atau lainnya |
| Kompleksitas | Cocok untuk bentuk yang rumit dan rumit | Lebih cocok untuk bentuk yang lebih sederhana dan objek yang lebih besar |
| Permukaan Selesai | Permukaan akhir yang sangat baik dan akurasi dimensi | Permukaan akhir yang lebih kasar dan akurasi dimensi yang kurang presisi |
| Kecepatan | Tingkat produksi yang tinggi | Tingkat produksi yang lebih rendah |
| Biaya | Biaya perkakas dan perlengkapan yang lebih tinggi | Biaya perkakas dan perlengkapan yang lebih rendah |
| Bahan | Berbagai macam logam, termasuk aluminium, seng, dan paduan tembaga | Berbagai logam, termasuk besi, baja, dan paduan non-besi |
| Ukuran | Cocok untuk benda berukuran kecil hingga sedang | Cocok untuk benda berukuran kecil hingga besar |
| Toleransi | Toleransi dimensi yang lebih ketat | Toleransi dimensi yang lebih fleksibel |
| Otomatisasi | Proses yang sangat otomatis | Proses yang kurang otomatis |
| Aplikasi | Biasa digunakan dalam industri seperti otomotif, dirgantara, dan elektronik | Banyak digunakan dalam industri seperti pengecoran, seni, dan patung |
Keuntungan Pengecoran Pasir
Karena keragamannya dibandingkan dengan metode manufaktur lainnya, pengecoran pasir memungkinkan para insinyur kemampuan untuk membuat bagian-bagian rumit dari variasi logam dan paduan yang tidak terbatas. Berikut beberapa manfaat pengecoran pasir.
- Bagian yang dicor mungkin berukuran beberapa mililiter dan gram atau sebesar meter dan ton.
- Tidak ada metode lain yang memberikan pilihan yang sama untuk membuat bentuk rumit seperti pengecoran pasir
- Biaya peralatan dan perkakas rendah dibandingkan dengan proses manufaktur lainnya.
- Scrap yang dihasilkan dapat didaur ulang kembali untuk dijadikan cetakan lain.
- Ini mudah beradaptasi dan digunakan untuk berbagai bahan, dari logam dengan titik leleh rendah hingga tinggi.
Kuat dan Ekonomis
Proses pengecoran pasir dapat disesuaikan dengan berbagai macam paduan, dimensi bagian, dan jumlah produksi. Penyelesaian permukaan ditentukan oleh ukuran partikel pasir, dan akurasi ditentukan oleh ketepatan pola dan keselarasan antara coping dan drag.
Keterbatasan proses adalah perlunya sudut draft pada permukaan vertikal dan garis perpisahan pada titik pertemuan antara dua bagian cetakan. Namun, untuk sebagian besar komponen logam, keuntungan biaya lebih besar daripada biaya pengerjaan fitur-fitur ini.
Kesimpulan
Dalam ringkasan, pengecoran pasir menonjol sebagai salah satu proses pengecoran logam yang paling serbaguna dan banyak digunakan karena kesederhanaannya, efektivitas biaya, dan kemampuan beradaptasi terhadap berbagai bentuk dan ukuran. Proses enam langkah—mulai dari pembuatan pola dan persiapan cetakan hingga penuangan, pendinginan, dan penyelesaian—memastikan bahwa desain yang rumit sekalipun dapat diwujudkan dengan presisi dan efisiensi. Ketika industri terus menerima kemajuan dalam material dan teknologi, pengecoran pasir akan tetap menjadi teknik mendasar, yang menawarkan peluang untuk inovasi dan peningkatan. Dengan memahami dan menguasai proses ini, produsen dapat meningkatkan kemampuan produksi dan menghasilkan cetakan berkualitas tinggi yang memenuhi permintaan.
Referensi
- HPD Kumar, “Dasar-dasar Proses Pembuatan Pengecoran,” Jurnal Proses Manufaktur, jilid. 19, tidak. 3, hal.205-213, 2017.
- RH Perry, “Pengecoran Modern: Rekayasa Teknologi Pengecoran Logam,” Jurnal Internasional Teknologi Manufaktur Maju, jilid. 94, tidak. 1-4, hal.123-136, 2018.
- A.G.T. Rahman, “Bahan dan Proses dalam Manufaktur,” Bahan dan Proses Rekayasa, Alam Springer, 2020.
- A.B.D.R. Smith, “Sekilas Mengenai Pengecoran Pasir,” Tinjauan Teknologi Pengecoran, jilid. 32, tidak. 2, hal.45-56, 2021.
- MJW Hensley, “Optimalisasi Proses Pengecoran Pasir untuk Efisiensi dan Kualitas,” Jurnal Ilmu Teknik Mesin, jilid. 235, tidak. 5, hal.1107-1116, 2022.
