sand casting and aluminium casting practice
TRANSCRIPT
-
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
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
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:
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
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)
pasir basah pasir kering pasir holding
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
pasir basah pasir kering pasir holding
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
pasir basah pasir kering pasir holding
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
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
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
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
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
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
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
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
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
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
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
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
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
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
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.
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
11/24
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
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
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
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
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
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.
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
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
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
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.
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
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.
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
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.
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
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
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
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
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
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
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
22/24
1
2 3
Analisa Cacat Pengecoran
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
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
-
8/6/2019 Sand Casting and Aluminium Casting Practice
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