Sand Casting and Aluminium Casting Practice

8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice

1/24

Praktikum Pasir Cetakdan Pengecoran Logam

Kelompok 12

Gana Damar Kusuma

Hilmi Aziz

M.AbrorM.Ekaditya Albar

Mia Diniati


2/24

Data Praktikum Pasir Cetak

Nomor

Mesh

Massa Awal Ayakan

(gr)

Massa Akhir

Ayakan (gr)

Selisih Massa

(gr)

% distribusi

berat pasir

% Berat

kumulatifWn x S

10 590,2 590,4 0,2 0,100 0,100 0

14 537,8 538 0,2 0,100 0,199 2

16 486,8 487 0,2 0,100 0,299 2,8

20 511,4 514 2,6 1,295 1,594 41,6

40 422,4 471,6 49,2 24,502 26,096 984

50 394,8 435,2 40,4 20,120 46,215 1616

60 404,2 426 21,8 10,857 57,072 1090100 373,8 374,4 0,6 0,299 57,371 36

120 403,2 434,2 31 15,438 72,809 3100

wadah 479,6 533 53,4 26,594 99,402 6408

TOTAL MASSA 199,6 99,402 13280,4

Massa Hilang 1,2

% Air % Bentonit %Molases %Serbuk Arang % Pasir silika8 7 5 1 79

160 gr 140 100 gr 20 gr 1580

Komposisi Pasir: (2000gr)

Pengujian Distribusi Pasir:


3/24

Data Praktikum Pasir Cetak

Kekuatan Tekan

kadar air (%)kekuatan tekan (lbs/inch2)

pasir basah pasir kering pasir holding

2 0,9 19 18,5

4 1,1 18 8,3

6 1,4 16 3,4

8 1,8 7,5 16,5

kadar air (%)kekuatan geser (lbs/inch2)


2 0,5 5 5,34 0,7 6,5 2,4

6 0,7 13,5 0,8

8 0,45 6 10

Kekuatan Geser

kadar air (%)flowabilitas


2 11,8 4,7 8,8

4 3,75 3,75 3,75

6 15 14 43

8 7,6 13,75 5,75

Kadar air vs Flowabilitas

kadar bentonit (%)flowabilitas


6 12 17,5 13,756,5 17,5 57,5 17,25

7 7,6 13,75 5,75

7,5 10,3 12,7 14

Kadar Bentonit vs Flowabilitas


4/24

Analisa Distribusi Pasir

Menggunakan pasir seberat 200,8gr, dengan ayakan yang memilikino mesh paling kecil beradapaling atas.

Pasir terdistribusi pada mesh

40,50,60 (2/3 dari jumlah pasirpada mesh berurutan

%distribusi literatur: 66,67%

%distribusi pasir: 55,5%

Penyebab perbedaan: no mesh

kurang sesuai GFN: 66,54%

Pasir cocok untuk pengecoranlogam paduan Mg dan Grey castiron


5/24

Analisa Kadar Air

Hasil perhitungan tidak sesuai dengankadar air awal yang ditentukan sebesar8%. Ini bisa disebabkan oleh:

1. Waktu pengeringan yang tidaksesuai dengan yang ditetapkan (15menit)

2. Kemungkian adonan tidaktercampur dengan merata sehinggabagian yang diukur kurangmendapatkan kandungan air.

Berat Sebelum PengujianBerat Setelah

Pengujian

30 gr 27,8 gr

%Kadar air sebelum pengujian = 8%

Pengaruh kadar air dan bentonitterhadap kekuatan pasir cetak


6/24

Sifat Mekanis

Mengetahui sifat mekanis

melakukanpengujian untuk mengetahui kekuatantekan, geser, flowabilitas dari pasircetak.

Yang mempengaruhi Sifat Mekanis:

Kadar air, ukuran pasir, distribusi pasir,bentonit (pengikat), molases(meningkatkan kekuatan pasir cetak),serbuk arang (memperhaluspermukaan)

Sifat Mekanik Green sand Dry sand Holding sand

Flowabilitas (%) 7,6 13,75 5,75

Kekuatan Geser (lbs/inch2) 0,45 6 10

Kekuatan Tekan (lbs/inch2) 1,8 7,5 16,5


7/24

Semakin tinggi kadar air makasemakin tinggi nilai kekuatantekan keringnya, sedangkannilai kekuatan basahnyaoptimum pada kadar air

sebanyak 2,1%.

Ketidaksesuaian data terjadikarena adanya kesalahanakibat percampuran yang tidakmerata saat melakukan proses

mixingdan praktikan tidakmengetahui parameter yangjelas kapan proses ujikekuatan geser dihentikansecara tepat.

Analisa Kadar Air terhadap Kekuatantekan dan Geser


8/24

Nilai kekuatan tekan dan geseryang tertinggi berturut-turut dimilikioleh dry sand, holding sanddangreen sand.

Analisa Kadar Air terhadap Kekuatantekan dan Geser

Dry sand memiliki kekuatan palingtinggi karena: Kadar air yang menyelimuti butir

pasir sudah berkurang sehingga zat

pengikat dapat mengikat lebih baik. Adanya efek sinteringakan

meningkatkan densitas dari pasirsehingga nilai porositasnyamenurun serta meningkatkankekuatan tekan


9/24

Flowabilityakan meningkat seiringdengan penambahan bentonit dankadar air hingga mencapai titikoptimum.

Semakin rendah ketinggian sampelhasil ramming, maka nilai flowabilitysampel tersebut semakin besar.

Peningkatan kadar airmenyebabkan pengaktifan ikatanantarbutir oleh bentonit dalam pasircetak.

Analisa Kadar Air dan Bentonit terhadapFlowabilitas


10/24

Kesimpulan

1. Distribusi pasir yang hampir ideal adalah ketika 2/3 dari keseluruhan jumlah pasir yang digunakan

berada pada 3 nomor sleeve yang berurutan dimanadari hasil pengujian yang dilakukan didapatkan %

distribusi pasir sebesar 55,5% dan didapatkan nilai GFN sebesar 66,54 dimana nilai GFN tersebut

cocok untuk diaplikasikan pada pengecoranmagnesium alloy dan grey cast iron.

2. Kadar air merupakan merupakan salah satu variabel penting yang menentukan sifat pasir cetak seperti

kekuatan tekan, kekuatan geser dan flowabilitas dimana pada pengujian kadar air menggunakan

infrared dryerterjadi penurunan kadar air sebesar 7,3%.

3. Semakin meningkatnya kadar air maka permeabilitas akan meningkat, kekuatan tekan dan kekuatan

geser basah akan meningkat hingga titik optimum pada kadar air 2,1%, kekuatan tekan dan kekuatan

geser kering akan semakin meningkat. Sedangkan dengan adanya peningkatan kadar bentonit maka

permeabilitas akan menurun dan kekuatan geser dan tekan akan meningkat.

4. Kadar air dan kadar bentonit yang semakin meningkat pada pasir cetak menyebabkan flowabilitas

pasir cetak akan semakin meningkat pula hingga titik optimum.

5. Green sandmerupakan pasir yang masih mengandung banyak air, dry sandmerupakan green sand

yang telah dikeringkan dalam oven pada suhu 200oC selama 20 menit dan holding sandmerupakan

green sandyang telah dikeringkan tanpa pemanasan selama 24 jam. Dry sandmemiliki sifat mekanis

yang paling tinggi bila dibandingkan dengan holding sand dan green sand yang memiliki sifat

mekanis paling rendah.


11/24


12/24

Pola kayu kami terlepas di bagian runnerke benda dan tidak menyatu secara kuatsaat dipaku secara manual.

Pola kayu dilapisi lilin supaya mudahdilepas setelah dilakukan ramming.

Pasir terdiri dari facing sand yangmelekat pada pola kayu dan backingsand untuk mengisi cup & drag sampaipenuh.

Tidak terjadi kerusakan saat cup & dragdipisahkan maupun pengangkatan pola

kayu, kecuali pada bagian mata kunciyang terlalu sempit.

Pola kayu diangkat dengan bantuansekrup tanda tanya

Cetakan dibakar untuk mengeraskanpasir cetakan.

Analisa Proses Pembuatan Pasir


13/24

Menggunakan dapur krusibel,

berbahan bakar briket dan minyak

tanah.

Kowi diletakkan dalam dapur.

ScrapAl yang sudah dipotong-

potong diletakkan di pinggiran kowi

untuk proses preheating sebelum

dimasukkan ke dalam kowi.

Scrapmelebur, kemudian diberi

fluksuntuk mengangkat oksida.

Molten metaldituang ke cetakan

pada temp ~700oC melalui lubang

sprueselama 30 detik hingga riser

terlihat terisi.

Analisa Proses Peleburan


14/24

Pasir Silica (SiO2) Pasir Silica merupakan pasir sintesis

Pasir berkualitas tinggi, sedikitmengandung impurities.

Dengan kadar SiO2 95 %

Pasir yang paling banyak digunakankarena jumlahnya banyak dan harganyamurah

Bentonit dan Air 3%

Bentonit yang digunakan 7% agarpermeabilitasnya besar dan tetap memilikisedikit kekuatan tekan sehingga mampuuntuk menopang benda cor serta memilikisifat collapsibilityyang baik.

Analisa Material Cetakan

Gula tetes (molases)Meningkatkan waktu efektif pasir (bench life)Kekentalan yang tinggi dan wettabilityyang baikmaka akan menghasilkan kekuatan basah yang baik.Pada temperatur tinggi, gula tetes akan teruraimenjadi CO2 yang akan meningkatkan kekerasan dankekuatan tekan akibat panas cetakan.Pada percobaan ini digunakan gula tetes (molases)

5% pada pasir muka.

Bahan berseratMenggunakan serbuk arang 1%.Penggunaan serbuk arang 1% sesuai dengankebutuhan karena menghasilkan cetakanpermukaannya halus dan mudah dalampembongkarannya.

Pasir pendukung (backing sand)Pasir pendukung yang digunakan memiliki kualitasyang lebih rendah dibandingkan pasir muka, karenapasir yang digunakan untuk back sandmerupakanpasir yang sudah terpakai atau berasal dari pasirbekas proses pengecoran sebelumnya.


15/24

Material yang digunakan Al-Mg-Si, Al sebagai base materialdan Si danMg sebagai paduannya.

Aluminium murni memiliki sifat mampu cor dan sifat mekanis yang jelek.

Mudah tercampur dengan pengotor

Sangat mudah mengikat gas Hidrogen dalam kondisi cair.

Mengalami penyusutan (Shrinkage) yang cukup tinggi yaitu sekitar3.5%-8.5% (rata-rata 6%)

Analisa Material Cor


16/24

Logam cair yang kontak langsungdengan cetakan akan mengalamipembekuan terlebih dahulu karenasuhu cetakan lebih rendah daripadalogam cair.

Hal ini menyebabkan inti-inti kristaltumbuh ke arah dalam cetakan.

Kristal-kristal tumbuh dari inti asalmengarah ke bagian dalam coran danbutir-butir kristal tersebut berbentukmemanjang seperti kolom.

Analisa Pembekuan

Ukuran butir kristal tergantung dari lajupengintian dan pertumbuhan inti.

Struktur dendritik disebabkan karenaadanya segregasi, yakni

ketidakseragaman komposisi solid danliquid pada bagian inti nucleidenganbagian luarnya. Sehingga terjadiperbedaan laju pembekuan. Danakhirnya akan muncul struktur dendritik,tajam seperti pohon cemara.

Hal ini mempengaruhi sifat mekanis

dari benda coran, karena strukturdendritik mengakibatkan benda menjadirapuh dan adanya stress concentration.


17/24

Analisa Diagram Fasa Al-Si

Kandungan silikon pada diagramfase AL-Si ini terdiri dari 3 macamyaitu :

Hipoeutecticyaitu apabila terdapatkandungan silikon < 11.7 % dimanastruktur akhir yang terbentuk pada

fasa ini adalah struktur ferrite (alpha)kaya alumunium, dengan struktureutektik sebagai tambahan.

Eutecticyaitu apabila kandungansilikon yang terkandung didalamnyasekitar 11.7% sampai 12.2% Padakomposisi ini paduan Al-Si dapatmembeku secara langsung (dari fasacair ke padat).

Hypereutecticyaitu apabilakomposisi silikon diatas 12.2 %sehingga kaya akan silikon denganfasa eutektik sebagai fasa tambahan.

Paduan Al-Si memiliki sifat mampucor yang baik, tahan korosi, dapatdiproses dengan permesinan dandapat dilas.


18/24

Analisa Diagram Fasa Terner Al-Si-Mg

Ketika magnesium dan silikon larut dalamaluminium, maka magnesium dan silikoncenderung untuk terkonsentrasi danmembentuk senyawa Mg2Si.

Solid solubilityturun sedikit jika ada jumlah

silikon yang berlebih. Secara umum, senyawa Mg2Si cukup stabil

dalam aluminium, hal ini dapat dilihat daridiagram fasa yang menunjukkan adanyaquasibinary lineAl Mg2Si.

Paduan eutektik quasibinerterbentuk pada8,25 wt% Mg dan 4,75 wt% Si (13 wt% Mg2Si)

dan membeku pada 5950

C.


19/24

Paduan alumunium dan silicon pada praktikum ini mengalamiproses penguatan dengan mekanisme solid solution

strengthening

Mekanisme ini terjadi karena atom atom Si sebagai impurities dalam susunan kisialumuniumJari-jari atom Si lebih besar dari jari-jari atom Al adalah atom-atom Si akanmendorong susunan kisi atom Al Al mengalami tegangan dislokasi atom-atom Al terhambat karena terhalang oleh dorongan atom-atom

Analisa Mekanisme Penguatan


20/24

Hidrogen merupakan gas yang dapatmempengaruhi sifat benda cor yang akandihasilkan. Hidrogen sangat mudah larut danberdifusi ke dalam aluminium cair.

Gas hidrogen dalam alumunium cair berasaldari reaksi antara aluminium dengan airdengan persamaan reaksi sebagai berikut :

2 Al + 3H2O 6H + Al2O3 Kelarutan atom H erat kaitannya dengan

temperatur logam cair. Semakin tinggitemperatur, kelarutan atom H semakinmeningkat.

Karena terlalu banyaknya atom H dalamlogam cair, maka terdapat atom H yang

berlebih dan tidak larut (supersaturated) yangmembentuk kumpulan molekul gas H2 yangterperangkap dalam logam cair

Analisa Pengaruh Hidrogen


21/24

Yield benda cor adalah prosentase perbandingan antara massa bendacor dan massa benda cor + gating system. Yield menunjukkan efisiensipemakaian material coran. Semakin besar yield, maka material yangdigunakan untuk mengecor suatu benda semakin efisien.

Dengan presentasi sebesar 80,57%, dapat dikatakan efisiensi materialyang digunakan pada proses pengecoran cukup tinggi.

Analisa Perhitungan Yield


22/24

1

2 3

Analisa Cacat Pengecoran


23/24

1. Sirip

Penyebab terjadinya cacat siripadalah permukaan pasir cup dandrag yang harusnya menempel tidakmenempel sempurna karena pasircetak tidak rata dengan permukaan

kup dan drag sehingga terdapatcelah tipis diantara cup dan drag

Dapat dicegah dengan membuatpermukaan pasir yang akanmenempel harus lebih rata denganbagian atas drag dan bagian bawah

kup sehingga kup dan drag dapatmelekat sempurna. Pelepasan polajuga harus dilakukan dengan hati-hati.

Analisa Cacat Pengecoran

2. Shrinkage

Shrinkageatau penyusutan adalah cacatpengecoran yang cenderung terjadi padadaerah yang terakhir membeku.

Pada produk hasil coran kelompok kami yangberupa kunci, penyusutan atau shrinkageyang terjadi menurut praktikan disebabkan

oleh ketidaksesuaian ukuran sprue pada polakayu kelompok kami. Peletakan riser yangkurang tepat juga dapat menyebabkanpenyusutan pada produk cor kami.

3. Inklusi Pasir

Inklusi pasir adalah cacat yang terjadi akibatpasir cetak terbawa dan masuk ke dalam logamcair ketika penuangan. Hal ini diidentifikasidengan terdapatnya serbuk-serbuk pasir yangterselip dalam benda cor ketika benda diangkatsetelah dicor. Cacat inklusi pasir ini disebabkankarena pembersihan cetakan kurang sempurna


24/24

1. Perancangan sistem saluran dan penambah kurang sesuai sehingga mengakibatkancacat shrinkage.

2. Pembuatan cetakan pasir telah sesuai dengan rancangan pola yang ada dan telahsesuai dengan prosedur yang sesuai.

3. Untuk pembuatan inti seharusnya menggunakan pasir resin namun tidak dilakukanpada praktikum ini.

4. Tahapan persiapan dapur peleburan adalah membersihkan dan melapisi semuaperalatan yang akan digunakan, mempersiapkan bahan baku yang digunakan.

5. Tahapan peleburan aluminium dimulai dengan memasukkan aluminium ke dapurpeleburan dan ditambahkan cleaning fluxnamun tahapan degassing, grain refiningdan modifikasi tidak dilakukan.

6. Penuangan logam cair ke dalam cetakan pasir dilakukan selama 15 detik dandilakukan dengan cukup cepat.

7. Cacat yang terdapat pada benda hasil cor pada praktikum ini yaitu cacat shrinkage,inklusi pasir dan juga sirip.

8. Sifat logam hasil cor tidak terlalu baik karena menggunakan 100%scrapaluminiumyang dapat menurunkan kualitas hasil benda cor.

Kesimpulan

Documents

Sand Casting and Aluminium Casting Practice