Kamis, 28 Juni 2012

Pengujian Distribusi Besar Butir


1. Pengertian Distribusi Besar Pasir Cetak
Distribusi besar pasir cetak adalah persebaran butiran pasir atau prosentase besaran butir pada pasir cetak. Suatu cara untuk menyatakan prosentase ukuran besarnya butir pasir ditunjukkan dengan GFN (Grain Finnest Number) merupakan ukuran kehalusan rata-rata butir pasir. Seemakin tinggi angkanya maka pasir semakin halus dan daya salur udaranya (permeabilitas) relative rendah.
Pada umumnya pasir cetak terdiri dari butiran-butiran dengan ukuran sama. Untuk mengetahui distribusi dai butir-butir pasir yang mempunyai besar butir yang berbeda-beda, maka dilakukan analisa acak (Slave Analisis).
Distribusi ukuran buti pasir dapat dibagi dalam empat jenis :
1. Distribusi ukuran sempit, artinya susunan ukuran butirr hanya terdiri dari kurang lebih dua fraksi saja.
2. Distribusi ukuran butir sangat sempit, 90 % dari ukuran besar butir tediri dari satu fraksi saja.
3. Distribusi ukuran butir lebar, artinya ukuran butir tediri dari kurang lebih tiga fraksi.
4. Distribusi ukuran butir sangat lebar, susunan ukuran butir tediri lebih dari tiga faksi.
Distribusi pasir sempit akan memberikan permeabilitas yang lebih tinggi dan sebaliknya. Distribusi ukuran butir berpengaruh juga pada kekuatan cetakan. Distribusi ukuran butir lebar akan memberikan kekuatan pasir cetak yang lebih tinggi.

2. Jenis-jenis Pasir Cetak
Pasir cetak yang digunakan sebagai bahan cetakan secara umum dapat dibedakan menjadi 2, yaitu :
1. Pasir cetak yang dapat langsung digunakan
a. Pasir Gunung
Pasir ini banyak ditemukan di Gunung yang umumnya digali dari lapisan tua. pasir ini mengandung lempung dan kebanyakan dapat dipakai setelah dicampur dengan air.
2. Pasir cetak yang tidak dapat langsung digunakan
a. Pasir Pantai
Pasir ini dapat diambil dai pantai dan pasir ini tidak dapat melekat dengan sendirinya, sehingga dibutuhkan pengikat. Pasir ini mengandung kotoan yang banyak seperti ikatan organik.

b. Pasir Sungai
Pasir yang umumnya diambil dari sungai dan tidak dapat melekat dengan sendirinya, sehingga dibutuhkan pengikat untuk mengikat butir-butirannya satu sama lain.


c. Pasir Silika Alami
Pasir ini dapat diambil di Pegunungan dalam keadaan alamiah dan tidak dapat melekat dengan sendirinya, sehingga dibutuhkan pengikat untuk mengikat butir-butirannya satu sama lain. Pasir ini mengandung unsur utama SiO2 dan kotoran lainnya seperti mika/fosfor.

d. Pasir Silika Buatan
Pasir silika buatan ini dapat diperoleh dengan cara memecah batu kwarsa atau kuarsit. Pasir ini tetap mengandung unsur utama yaitu SiO2.

e. Pasir Chromit
Pasir yang mempunyai senyawa Fe2O4, Cl2O4. Ini merupakan pasir yang bisa digunakan sebagai pasir cetak. Pasir yang berkualitas tinggi dengan sedikit impurilis yang mempunyai ekspansi themal rendah dan konduktivitas thermal yang tinggi. Pasir chromit ini juga memiliki refraktori yang bagus
f. Pasir Zirkon
Pasir zircon ada yang berwarna dan ada yang tidak berwarna. Pasir yang mempunyai formula ZrO2, SiO2. Pasir zikon yang berwarna biasanya warnanya coklat atau merah kekuning-kuningan.

3. Macam-macam Bentuk Butiran Pasir Cetak
Macam-macam Bentuk Butiran Pasir Cetak, yaitu :

Gambar Bentuk Butir-butir dari Pasir Cetak
Sumber : Tata Surdia. ”Teknik Pengecoran Logam”. Hal 110 

1. Butir Pasir Bulat (Round Grain)
Butiran bulat terbentuk karena butir butir sedang bergesekan berulang-ulang akibat adanya angin, gelombang atau aliaran air sehingga menghasilkan bentuk bulat. Bentuk ini dalam struktur pemadatan bersinggungan antara satu dengan yang lain sehingga memerlukan jumlah pengikat yang sedikit tapi permeabilitasnya tinggi. Jenis butir ini umumnya tebentuk membulatdan hamper tidak ada yang membentuk sudut.
Kelebihan :
- Permeabilitasnya tinggi karena luas bidang kontak anta butir sedikit sehingga rongga yang tebentuk besar
- sedikit memerluka jumlah pengikat
Kekurangan :
- kekuatannya rendah karena luas bidang kontaknya kecil sehingga banyak tedapat rongga-rongga

2. Butir Pasir Sebagian Bersudut (Sub Angular Grain)
Butiran sebagian bersudut terjadi karena butiran besudut saling begerak dan bertumbukan sehingga sudutnya pecah dan membentuk sub angular grain. Permeabilitas butian ini lebih rendah daripada butir pasir bulat, disebabkan oleh lebih banyaknya luas bidang kontak sehingga ronga-rongga yang ada lebih sempit. Namun kekuatannya lebih tinggi daripada buti pasir bulat. Hal ini dikarenakan oleh lebih banyaknya luas bidang kontak, sehingga kerapatan antar butir tinggi dan rongga-rongganya lebih sempit.
Kelebihan :
- kekuatannya lebih tinggi karena luas bidang kontaknya lebih besar sehingga rongga-rongga antar butir lebih sempit
Kekurangan :
- memerlukan jumlah pengikat agak banyak
- permeabilitasnya lebih rendah, karena luas bidang kontak antar butir lebih besar sehingga rongga-rongga antar butir lebih sempit untuk dialiri udara
3. Butir Pasir Bersudut (Angular Grain)
Bentuk butinya mayoritas bersudut, namun sudut yang terbentuk belum terlalu runcing. Butiran bersudut terbentuk oleh dekomposisi bahan tanpa ada gesekan. Butiran ini memiliki permeabilitas rendah disbanding dengan butir pasir sebagian bersudut dan butir pasir bulat dikarenakan luas bidang kontaknya lebih besar, sehingga rongga-rongga yang ada sempit. Akan tetapi, butiran bersudut ini memberikan kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan butiran sebagian bersudut, dikarenakan luas bidang kontaknya yang lebih besar dan rongga-rongga yang ada sempit, sehingga kerapatannya tinggi.
Kelebihan :
- kekuatannya lebih tinggi daripada butirr bulat dan butir sebagian besudut, karena luas bidang kontaknya lebih besar dan rongga-rongga yang ada kecil, sehingga kerapatannya tinggi
Kekurangan :
- memerlukan pengikat dalam jumlah yang banyak
- permeabilitasnya lebih rendah dibandingkan dengan buti bulat dan buti sebagian bersudut, dikarenakan luas bidang kontaknya yang lebih besar, sehingga rongga-rongga antar butirnya lebih sempit

4. Butir Pasir Kristal (Compound Grain)
Bentuk butir dari pasir ini memiliki sudut yang kurang pada ujung-ujungnya. Butiran ini memiliki permeabilitas yang rendah sekali dikarenakan luas bidang kontaknya lebih besar akibat butir kristal yang pecah menjadi kecil-kecil dan mengisi rongga-rongga. Namun memiliki kekuatan yang besar dikarenakan luas bidang kontak yang ada lebih besar akibat butir kristal pecah menjadi kecil-kecil dan mengisi rongga-rongga antar butir, sehingga kerapatannya tinggi.
Kelebihan :
- kekuatannya lebih tinggi daripada lainnya dikarenakan luas bidang kontaknya lebih besar akibat kristal yang pecah dan mengisi rongga-rongga antar butir sehingga kerapatannya tinggi
Kekurangan :
- memerlukan pengikat yang sangat banyak
- permeabilitas lebih rendah daripada buti lainnya dikarenakan luas bidang kontaknya lebih besar akibat butir Kristal yang pecah dan mengisi rongga-rongga sehingga udara yang mengalir sedikit
Jenis butir pasir bulat baik sebagai pasir cetak, karena memerlukan jumlah pengikat yang lebih sedikit untuk mendapatkan kekuatan dan permeabilitas tertentu, serta mampu alirnya baik. Pasir butir kristal kurang baik untuk pasir cetak sebab akan pecah menjadi butir-butir kecil pada pencampuran serta memberikan ketahanan api dan pemeabilitas buruk pada cetakan dan selanjutnya membutuhnkan pengikat dalam jumlah banyak.
Pasir cetak biasanya kumpulan dari butir-butir yang berukuran bermacam-macam. Tetapi kadang-kadang terdiri dari butir-butir tesaring yang mempunyai ukuran seagam. Besar butir yang diinginkan adalah dari tiga mesh yang berurutan dan sisanya dari ukuran mesh berikutnya. Jadi lebih baik tidak mempunyai besar butir yang seragam. (Tata Surdia. “Teknik Pengecoran Logam”. Hal 111)

4. Syarat-syarat dan Komposisi Pasir Cetak
A. Syarat-syarat Pasir Cetak
1. Mempunyai sifat mampu bentuk yang baik
Pasir cetak harus mempunyai sifat ini karena untuk menyesuaikan pola dan cetakan yang dihasilkan harus kuat, sehingga tidak mudah usak karena dipindah-pindahkan dan mampu menahan logam cair ketika dibuang ke dalam cetakan.
2. Permeabilitas yang cocok
Permeabilitas adalah kemampuan suatu pasir cetak untuk dialiri suatu fluida (yang dimaksud adalah udara). Pasir cetak harus memiliki sifat ini agar dapat menyerap udaa yang terjebak. Permeabilitasnya harus cocok karena jika pemeabilitasnya kurang maka kemampuan alir udara juga kurang sehingga dapat menyebabkan udara terjebak dan jika permeabilitasnya terlalu tinggi maka akan mengalami cacat permukaan.
3. Distribusi besar butir yang cocok
Distribusi besar butir harus cocok karena akan bepengaruh terhadap hasil coran. Apabila distribusi besar butir kurang baik, maksudnya butir pasir satu dengan lainnya terlalu padat, sehingga udara atau gas yang timbul dalam rongga cetakan akan sulit keluar dan akan menimbulkan cacat. Namun jika distribusi besar buti cocok, maka hasil coran akan baik. Karena dalam distribusi besar butir yang baik/cocok, permeabilitas juga akan baik sehingga berpengaruh juga pada hasil coran, yaitu coang yang baik dengan kekuatan yang baik pula. Pasir cetak biasanya kumpulan dari butir-butir yang berukuran bermacam-macam. Tetapi kadang-kadang terdiri dari butir-butir tesaring yang mempunyai ukuran seagam. Besar butir yang diinginkan adalah sedemikian sehingga 2/3 dari buti-butir pasir mempunyai ukuran dari 3 mesh yang berurutan dan sisanya dari ukuran mesh berikutnya. Jadi lebih baik tidak mempunyai besar butir yang seragam. (Tata Surdia. “Teknik Pengecoran Logam”. Hal 111)
4. Tahan terhadap logam yang dituangkan (temperature tinggi)
Butir pasir dan pengikat harus mempunyai derajat tahan api tertentu terhadap temperatur tinggi pada saat logam cair dengan tempeatu tinggi dituangkan ke dalam cetakan. Karena logam cair dengan temperatur tinggi mempunyai daya tumbuk yang membuat kecepatan alir tinggi, maka dari itu pasir cetak harus tahan temperatur tinggi.
5. Komposisi yang cocok
Dalam pembuatan pasir cetak, komposisi antara air, pasir, dan lempung harus cocok. Air sebagai activator yang dapat mengaktifkan daya ikat pada lempung, sehingga buti pasir satu dengan lainnya akan terikat karena lempung dapat terktivasi secara baik.
6. Pasir cetak harus murah dan mudah didapat serta dapat digunakan kembali supaya ekonomis.

B. Komposisi Pasir Cetak
1. Pasir
Pasir yang lazim digunakan adalah pasir silica. dalam beberapa hal didapat dari gunung dalam keadaan alamiah atau bisa juga dengan jalan memecah kuarsa. Semuanya memiliki bagian-bagian utama berupa SiO2 dan terkandung kotoran-kotoran seperti mika atau fosfor.
2. Air
Air berfungsi sebagai activator lempung sehingga dapat digunakan untuk mengikat pasir cetak. Kadar air tergantung dari lempung yang akan mengikat pasir cetak, biasanya berkisar 1,5 - 8 % (Richard W.H. “Principle of Metal Casting”. Hal 88).
3. Lempung
Lempung tediri dari coalinit, ilit, dan monmorilonit juga kuarsa, mika dan kotoran-kotoran lainnya. Jika lempung di tambah air berlebih maka akan menjadi pasta dan akan kehilangan daya ikat dan akhirnya tidak begitu lekat. Standar lempung yang digunakan pada pasi cetak adalah berkisar 2 – 50 % (Richard W.H. “Principle of Metal Casting”. Hal 86).
4. Pengikat Lain
Pengikat adalah bahan yang digunakan untuk mengikat butri-butir pada pasir cetak yang biasanya berukuran kurang dari 20 ยต atau 0.0008 in ( Richard W.H. ”Principle of Metal Casting”. Hal 100). Iti sering dibuat dari pasir yang dibubuhi minyak nabati pengering 1,5 – 3 %, seperti minyak biji rami (lissed oil), minyak kedelai atau minyak biji kol, dan dipanggang pada temperatur 200 – 250 oC. Meeka disebut dengan pasir inti minyak. Tetapi pasir hanya dibubuhi sedikit bentonit dan kanji supaya mudah dibentuk dan diolah meskipun pada temperatur kamar (Tata Surdia. “Teknik Pengecoran Logam”. Hal 111)
5. Tambahan Khusus
Tambahan khusus merupakan suatu bahan yang ditambahkan dalam pasir cetak agar dapat membuat cetakan yang lebih bagus dan halus. Contohnya adalah bubuk arang, tepung terigu, jelaga, kokas atau tepung grafit. Dibubuhkan kira-kira 1 % kepada pasir cetak agar permukaan coran menjadi halus, pembongkaran mudah, dan dalam beberapa hal mencegah permukaan kasar. Kelebihan tambahan menyebabkan cacat karena gas yang tebentuk. karena itu penting sekali dalam penggunaan tambahan khusus dengan jumlah yang cocok (Tata Surdia. “Teknik Pengecoran Logam”. Hal 111)

5. Pengaruh Distribusi Besar Butir Pasir Cetak terhadap Permeabilitas Pasir Cetak
Distribusi besar butir pasir cetak merupakan penyebaran besaran butir atau prosentase dari besaran pasir cetak yang akan digunakan sebagai cetakan.
- Jika butiran pasir cetak kecil maka permeabilitasnya kecil, karena luas bidang kontaknya besar, sehingga rongga yang ada kecil.
- Jika butiran pasir cetak besar maka permeabilitasnya besar, karena luas bidang kontaknya kecil, sehingga rongga yang ada lebar.
- Jika butian pasir cetak seragam maka permeabilitasnya besar, karena luas bidang kontaknya kecil, sehingga rongga yang ada besar.
- Jika butian pasir cetak tidak seragam maka permeabilitasnya kecil, karena luas bidang kontaknya besar akibat rongga-rongganya diisi oleh butir yang lebih kecil, sehingga rongganya sempit.
- Jika butian pasir cetak berbentuk kristal maka permeabilitasnya kecil, karena luas bidang kontaknya besar akibat butiran kristal pecah menjadi butiran kecil, sehingga mengisi rongganya.
- Jika butian pasir cetak berbentuk bulat maka permeabilitasnya besar, karena luas bidang kontaknya sedikit, sehingga terdapat rongga-rongga. 

6. Pengaruh Distribusi Besar Butir Pasir Cetak terhadap Kekuatan Pasir Cetak 
- Jika butiran pasir cetak kecil maka kekuatan pasir cetak besar, karena luas bidang kontaknya besar, sehingga kerapatannya tinggi.
- Jika butiran pasir cetak besar maka kekuatan pasir cetak kecil, karena luas bidang kontaknya kecil, sehingga kerapatannya rendah.
- Jika butian pasir cetak seragam maka kekuatan pasir cetak kecil, karena luas bidang kontaknya kecil, sehingga kerapatannya rendah.
- Jika butian pasir cetak tidak seragam maka kekuatan pasir cetak besar, karena luas bidang kontaknya besar akibat rongga rongga antar buti yang lebih besar diisi oleh butir yang lebih kecil, sehingga kerapatannya tinggi.
- Jika butian pasir cetak berbentuk kristal maka kekuatannya besar, karena luas bidang kontaknya besar akibat butiran kristal pecah menjadi butiran kecil, sehingga mengisi rongganya
- Jika butian pasir cetak berbentuk bulat maka kekuatan pasir cetak kecil, karena luas bidang kontaknya kecil, sehingga terdapat lebih banyak rongga-rongga

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

tinggalkan coment anda