Di industri manufaktur, memproduksi komponen berbahan dasar logam dengan bentuk yang rumit dan ukuran yang bervariasi dapat menjadi tantangan tersendiri, terutama jika volume produksinya rendah hingga menengah. Metode casting atau pengecoran dipilih sebagai solusi dari tantangan ini, salah satunya yaitu sand casting.
Metode casting logam sendiri adalah berbagai proses yang diterapkan untuk membentuk logam cair menjadi bentuk yang diinginkan dengan cara menuangkannya ke dalam cetakan, di mana logam tersebut akan mengeras. Metode sand casting memiliki keunggulannya tersendiri dan cocok untuk berbagai jenis kebutuhan produksi, bahan, dan kompleksitas komponen.
Pengertian dan Sejarah Sand Casting
Sand casting adalah salah satu teknik manufaktur yang digunakan untuk membentuk benda logam. Seperti namanya, proses ini melibatkan penggunaan pasir untuk mencetak logam. Sederhananya, logam cair dituangkan ke cetakan yang terdapat rongga di dalamnya, tempat logam dituang yang terbuat dari pasir yang dipadatkan untuk membuat produk logam dalam berbagai bentuk dan ukuran.
Melansir Metaltek, sand casting telah ada sebelum 1000 SM, dan telah menjadi salah satu proses casting tertua yang tercatat sejarah, serta yang paling serbaguna dan paling banyak digunakan. Produk atau komponen logam yang diproduksi dengan metode sand casting bisa menghasilkan bagian-bagian dengan bentuk hampir untuk semua desain, termasuk bagian-bagian besar maupun bagian-bagian yang mempunyai lorong-lorong internal. Walaupun teknik sand casting telah mengalami berkembang secara signifikan sejak awal, tapi prosesnya tetap tidak melenceng dari awal.
Bagian-bagian Sand Casting
Sand casting memiliki beberapa komponen untuk mencetak produk logam beserta bagian-bagiannya. Bagian-bagian ini bekerja sama dalam proses pengecoran pasir, menciptakan rongga tempat logam cair dituangkan, dipadatkan, dan didinginkan untuk membentuk bagian cetakan akhir. Berikut gambaran umum komponen utama yang terlibat dalam proses sand casting:
Pola (Pattern)
Pola yang dimaksud merupakan replika dari bentuk akhir yang akan diproduksi. Biasanya pola terbuat dari kayu, plastik, atau logam dan digunakan untuk membuat rongga pada cetakan.
Cetakan (Mold)
Cetakan dibentuk dengan mengemas pasir yang diformulasikan khusus di sekitar pola. Terdiri dari cope (atas) dan drag (bawah) yang dirangkai untuk membuat rongga.
Inti (Core)
Inti digunakan untuk membuat rongga internal atau bentuk yang kompleks dan tidak dapat dibuat hanya dengan pola. Biasanya inti terbuat dari pasir atau logam dan dimasukkan ke dalam cetakan sebelum ditutup.
Pouring Cup
Bagian ini lah yang memberikan jalan bagi logam cair untuk masuk ke dalam cetakan menuju saluran yang mengarahkan logam cair ke rongga di dalamnya.
Riser
Riser, atau bisa juga disebut feeder, adalah reservoir tambahan logam cair yang dirancang untuk mengkompensasi penyusutan selama pemadatan berlangsung. Riser dapat mencegah kecacatan dengan memasukkan logam ke dalam cetakan saat mendingin dan mengeras.
Molding Flask
Flask adalah suatu wadah yang menampung pasir dan menopang cetakan selama proses pengecoran/pencetakan dilakukan.
Tahap Pembuatan Komponen Logam dengan Metode Sand Casting
Proses sand casting melibatkan beberapa tahapan yang harus dilakukan secara berurutan untuk menghasilkan komponen logam dengan kualitas yang baik. Berikut adalah langkah-langkah utama dalam pembuatan komponen logam menggunakan metode sand casting:
Pembuatan Pola
Tahapan ini menggunakan desain pola yang merupakan replika dari komponen yang akan dicetak. Pola ini biasanya dibuat sedikit lebih besar untuk mengimbangi penyusutan logam saat mendingin.
Persiapan Cetakan Pasir
Pasir khusus yang dicampur dengan bahan pengikat (seperti tanah liat) disiapkan untuk membentuk cetakan. Pasir ini harus memiliki sifat tahan panas yang baik. Kemudian, pola ditempatkan di dalam flask (wadah). Pasir dipadatkan di sekitar pola untuk membentuk rongga cetakan. Selanjutnya, saluran masuk dan saluran keluar dibentuk untuk memungkinkan aliran logam cair ke dalam rongga cetakan dan untuk mengeluarkan gas selama pengecoran.
Pembentukan Inti (Core)
Inti (core) diperlukan jika komponen memiliki rongga atau bentuk internal yang kompleks. Lalu, inti ditempatkan di dalam rongga cetakan untuk membentuk bagian internal komponen.
Perakitan (Assembly)
Bagian atas (cope) dan bagian bawah (drag) dari digabungkan, memastikan bahwa inti berada di posisi yang benar di dalam cetakan.
Penuangan Logam Cair
Logam dilebur dalam tungku hingga mencapai suhu yang diperlukan untuk pengecoran. Lalu, logam cair dituangkan ke dalam cetakan melalui saluran masuk. Cairan tersebut akan mengisi rongga cetakan dan mengelilingi inti.
Pendinginan dan Solidifikasi
Pendinginan: Logam cair dibiarkan mendingin dan mengeras di dalam cetakan. Waktu pendinginan tergantung pada ukuran dan kompleksitas komponen serta jenis logam yang digunakan.
Pembongkaran
Setelah logam mengeras, cetakan pasir dihancurkan untuk mengeluarkan komponen yang dicetak. Proses ini dikenal sebagai shakeout. Nantinya, inti pasir dikeluarkan dari bagian dalam komponen yang dicetak.
Pembersihan dan Finishing
Komponen akan dicuci untuk menghilangkan sisa pasir, kerak, dan oksidasi. Proses ini bisa melibatkan blasting, tumbling, atau pembersihan kimia. Bagian permukaan yang kasar dihaluskan melalui grinding, machining, atau finishing lainnya untuk mencapai dimensi dan kualitas permukaan yang diinginkan. Terakhir, komponen melalui tahap inspeksi untuk memastikan tidak ada cacat dan memenuhi spesifikasi yang diinginkan.
Keunggulan dan Kelemahan Metode Sand Casting
Seperti yang sudah disebutkan sebelumnya, metode sand casting memiliki sejumlah keunggulan yang menjadikannya solusi dari masa ke masa. Keunggulan utamanya adalah biaya yang relatif rendah, yang membuatnya ekonomis untuk produksi volume rendah hingga menengah. Fleksibilitas dalam mencetak berbagai jenis logam dan kemampuan untuk menghasilkan komponen dengan ukuran besar serta bentuk yang kompleks juga merupakan nilai tambah lainnya. Selain itu, proses sand casting dapat dengan mudah diadaptasi untuk prototipe serta produksi massal, dengan waktu penyetelan yang relatif singkat.
Namun, metode ini juga memiliki beberapa kelemahan. Salah satu kelemahan utamanya adalah tingkat akurasi dimensi dan kualitas permukaan lebih rendah dibandingkan dengan metode casting lainnya seperti die casting atau investment casting. Proses ini juga cenderung menghasilkan lebih banyak limbah dan memerlukan langkah-langkah tambahan untuk membersihkan dan menyelesaikan komponen yang dicetak.
Quality control yang ketat juga diperlukan untuk mencegah cacat seperti porositas, inklusi pasir, dan retakan. Oleh karena itu, meskipun sand casting sangat bermanfaat dan serbaguna, penting untuk mempertimbangkan kebutuhan spesifik proyek dan potensi keterbatasan metode ini.
Komponen perpipaan juga sering diproduksi melalui proses sand casting. Beberapa komponen tersebut meliputi valve, fitting pipa seperti elbow, tee, reducer, hingga flange. Proses sand casting memungkinkan pembuatan komponen-komponen ini dengan bentuk yang kompleks dan ukuran yang bervariasi, yang penting untuk berbagai aplikasi perpipaan di industri minyak dan gas, petrokimia, serta pengolahan air.
Metode ini juga memungkinkan pembuatan komponen dengan dinding tebal yang mampu menahan tekanan tinggi, menjadikannya pilihan ekonomis untuk produksi komponen perpipaan dalam jumlah besar sekaligus memastikan kualitas dan keandalan dalam operasional sistem perpipaan.
Sand casting memiliki banyak keunggulan, terutama dalam hal biaya, fleksibilitas, dan kemampuan untuk memproduksi komponen dengan berbagai ukuran dan bentuk. Namun, kelemahannya termasuk akurasi dimensi yang lebih rendah, permukaan kasar, potensi cacat, dan proses yang lebih lambat. Meskipun demikian, metode ini tetap menjadi pilihan yang populer untuk banyak aplikasi manufaktur karena kelebihannya yang signifikan, terutama dalam produksi skala kecil hingga menengah dan untuk komponen dengan desain yang kompleks.
Dapatkan informasi lebih banyak seputar industri khususnya bagian sistem perpipaan hanya dengan artikel-artikel ACS melalui website alvindocs.com!
