Pengecoran dengan cetakan pasir adalah yang tertua dari segala macam metoda pengecoran. Cetakan pasir merupakan cetakan yang paling banyak digunakan, karena memiliki beberapa keunggulan diantaranya:
- Dapat mencetak loga dengan titik lebur yang tinggi, seperti baja, nikel, dan titanium;
- Dapat mencetak benda cor dengan berbagai macam ukuran;
- Jumlah produksi dari satu sampai jutaan.
Tahapan pengecoran logam dengan cetakan pasir:
- Pembuatan pola, sesuai dengan bentuk coran yang akan dibuat;
- Persiapan pasir cetak;
- Pembuatan cetakan;
- Pembuatan inti (bila diperlukan);
- Peleburan logam;
- Penuangan logam cair ke dalam cetakan;
- Pendinginan dan pembekuan;
- Pembongkaran cetakan pasir;
- Pembersihan dan pemeriksaan hasil coran;
- Proses pengecoran selesai.
Gambar 1.1 Tahapan pengecoran logam dengan cetakan pasir
Catatan: Kadang diperlukan perlakuan panas terhadap produk coran untuk memperbaiki sifat metalurgynya
Tahapan pembuatan cetakan pasir:
- Pemadatan pasir cetak;
- Pelepasan pola dari pasir cetak -> rongga cetak;
- Pembuatan saluran masuk dan riser;
- Pelapisan rongga cetak;
- Bila coran memiliki permukaan dalam (mis: lubang), maka dipasang inti;
- Penyatuan cetakan;
- Siap untuk digunakan.
Pola dan inti:
Pola merupakan model benda cor dengan ukuran penuh dengan memperhatikan penyusutan dan kelonggaran untuk pemesinan pada akhir pengecoran.
Bahan pola: kayu, plasytik, dan logam
Jenis-jenis pola:
a. Pola padat (solid pattern);
b. Pola belah (split pattern)
c. Pola dengan papan penyambung (match-plate pattern)
d. Pola cope and drag (cope and drag pattern).
Gambar 1.2 Beberapa jenis pola
a. Pola padat disebut juga dengan pola tunggal:
Pola padat dibuat sama dengan geometri benda cor dengan mempertimbangkan penyusutan dan kelonggaran untuk pemesinan. Biasanya digunakan untuk jumlah produksi yang sangat kecil. Walaupun pembuatan pola ini mudah, akan tetapi sulit untuk membuat cetakannya, seperti membuat garis pemisah antara bagian atas cetakan (cope) dengan bagian bawah cetakan (drag). Demikian pula untuk membuat sistem saluran (riser) diperlukan tenaga kerja yang terlatih.
b. Pola belah:
Terdiri dari dua bagian yang disesuaikan dengan garis pemisah (belahan) cetakannya. Biasanya digunakan untuk benda cor yang memiliki geometri lebih rumit dengan jumlah produksi menengah. Pola pembuatan cetakannya lebih mudah dibandingkan dengan memakai poal padat.
c. Pola dengan papan penyambung:
Digunakan untuk jumlah produksi yang lebih banyak. Pada pola ini, dua bagian pola belah masing-masing diletakan pada sisi berlawanan dari sebuah papan kayu atau plat besi.
d. Pola cope and drag:
Pola ini hampir sama dengan pola papan penyambung, tetapi pada pola ini dua bagian dari pola belah masing-masing ditempelkan pada papan yang terpisah. Pola ini juga biasa dilengkapi dengan sistem saluran masuk dan riser.
Inti:
Pola menentukan bentuk luar dari benda cor, sedangkan inti digunakan apabila benda tersebut memiliki permukaan dalam. Inti merupakan model skala penuh dari permukaan dalam benda cor, yang diletakan dalam rongga cetak sebelum permukaan logam cair dilakukan, sehingga logam cair akan mengalir membeku diantara rongga cetak dan inti, untuk membentuk permukaan bagian luar dan dalam dari benda cor.
Inti biasanya dibuat dari pasir yang dipadatkan sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Seperti pada pola, ukuran inti juga harus mempertimbangkan penyusutan dan pemesinan. Pemasangan inti di dalam rongga cetak kadang-kadang memerlukan pendukung (support) agar posisinya tidak berubah.Pendukung tersebut disebut chaplet, yang dibuat dari logam yang memiliki titik lebur benda cor. Sebagai contoh chaplet baja digubakan pada pengecoran besi tuang, setelah penuangan dan pembekuan chaplet akan melekat pada benda cor (lihat gambar 1.3) bagian chaplet yang menonjol ke luar dari benda cor selanjutnya dipotong.
Gambar 1.3 (a) Inti disangga dengan chaplet, (b) Chaplet, (c) Hasil coran dengan lubang di dalamnya.
Cetakan dan pembuatan cetakan
Pasir cetak yang sering dipakai adala pasir silika (SiO2) atai pasir silika yang dicampur dengan mineral lain (misal tanah lempung) atau resin organik (misal resin phenorik, resin turan, dsb).
Ukuran butir pasir yang kecil akan menghasilkan permukaan coran yang baik, tetapi ukuran butir pasir yang besar menghasilkan permeabilitas yang tinggi, sehingga dapat membebaskan gas-gas pada rongga cetak pada saat proses penuangan. Cetakan yang dibuat dari butiran yang tidak beraturan akan menghasilkan kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan butiran yang bulat, akan tetapi memiliki permeabilitas yang kurang baik.
Beberapa indikator untuk menentukan kualitas cetakan pasir:
1. Kekuatan, kemampuan cetakan untuk mempertahankan bentuknya dan tahan terhadap pengikisan yang dialiri oleh aliran logam cair. Hali ini tergantung dari bentuk pasir, kualitas pengikat dan g\faktor-faktor lainnya.
2. Permeabilitas, kemampuan cetakan untuk membebaskan udara panas dan gas dari dalam cetakan selama operasi pengecoran melalui celah-celah pasir cetak.
3. Stabilitas termal, kemampuan pasir pada permukaan rongga cetak untuk menahan keretakan dan pembengkokan akibat sentuhan logam cair.
4. Kolapsibilitas (collapsibility), kemampuan cetakan membebaskan coran untuk menyusut tanpa menyebabkan coran menjadi retak.
5. Reusabilitas, kemampuan pasir (dari pecahan cetakan) untuk digunakan kembali (didaur ulang).
Klasifikasi cetakan pasir:
1. Cetakan pasir basah,
2. Cetakan pasir kering,
3. Cetakan kulit kering.
Cetakan pasir basah, dibuat dari campuran pasir, lempung, dan air.
Keunggulan:
. Memiliki kolapsibilitas yang baik.
. Permeabilitas baik.
. Reusabilitas yang baik, dan
. Murah.
Kelemahan: Uap besar dalam pasir dapat menyebabkan kerusakan pada beberapa coran, tergantung pada logam dan geometri coran
Cetakan Pasir kering, dibuat dengan menggunakan bahan pengikat organik, dan kemudian cetakan dibakar dalam sebuah oven dengan temperatur 204 derajat samapi 306 derajat celcius. Pembakaran dalam oven dapat memperkuat cetakan dan mengeraskan permukaan rongga cetakan.
Keunggulan: Dimensi produk cetak lebih baik.
Kelemahan:
. Lebih mahal dibandingkan dengan cetakan pasir basah;
. Laju prosuksi lebih renda karena memerlukan proses pemanasan;
. Pemakaian terbatas untuk coran yang medium dan besar dalam laju produksi yang rendah.
Cetakan kulit kering, diperoleh dengan mengeringkan permukaan pasir basah dengan kedalaman 1,2 cm sampai 2,5 cm pada permukaan rongga cetakan. bahan perekat khusus harus ditambahkan pada campuran pasir untuk memperkuat permukaan rongga cetak.
Klasifikasi cetakan yang dibahas merupakan konvensional. Saat ini telah dikembangkan cetakan yang menggunakan bahan kimia sebagai pengikatnya. Beberapa bahan kimia yang tidak menggunakan proses pembakaran, seperti antara lain resin turan, penolik, dan minyak alkyd.
Cetakan tanpa pembakaran ini memiliki kendali dimensi yang baik dalam aplikasi produksi yang tinggi.
Sumber: Fundamentals of Modern Manufacturing-Mikell P.Groover
Sumber: Fundamentals of Modern Manufacturing-Mikell P.Groover
