View
135
Download
47
Category
Preview:
DESCRIPTION
laporan pengecoran logam semester genap FT UB
Citation preview
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
PL I
PENGUJIAN KOMPOSISI PASIR CETAK
1.1 Pengujian Kadar Air Pasir Cetak
1.1.1 Tujuan Pengujian Kadar Air
Tujuan yang hendak dicapai dari pengujian ini adalah :
1. Praktikan mengetahui dan memahami persentase kadar air dari pasir cetak.
2. Praktikan mengetahui laju penguapan air dari pasir cetak.
3. Praktikan mengetahui penguapan air rata-rata dari pasir cetak.
1.1.2 Dasar Teori
1.1.2.1 Defenisi Kadar Air
A. Pengertian Kadar Air
Kadar air merupakan jumlah air yang terkandung di dalam pasir cetak yang
dinyatakan dalam persentase pasir cetak (%). Standar kadar air yaitu berkisar
1,5 8%, (Richard 1967 : 88)
Rumus:
(%) = () ()
() 100%
Dimana:
Kadar air (%) : Jumlah air yang teruapkan di dalam pasir cetakyang
dinyatakan dalam persentase (%)
Berat pasir cetak awal (basah) : Berat pasir cetak (basah) sebelum
dipanaskan dengan mouisture analyzerterdiri dari pasir , air dan bentonit
(gram)
Berat pasir cetak akhir (kering) : Berat pasir cetak sesudah dipanaskan
dengan mouisture analyzer (gram)
B. Fungsi Kadar Air
Air berfungsi untuk mengaktifkan daya ikatlempung sehinga dapat
digunakan untuk mengikat butir pasir cetak.
Jadi dapat disimpulkan bahwa fungsi dari air pada pasir cetak ialah
mengaktifkan daya ikat bentonit sehingga dapat digunakan untuk
mengikatpasir cetak. Akan tetapi kadar air sebagai aktifator harus pada titik
2
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
optimum (takaran yang tepat) agar pasir cetak dapat teraktifasi secara
sempurna. Sebaliknya, apabila kadar air melebihi titik optimum maka akan
menjadi air bebas sehingga aktifasi pasir cetak berjalan tidak sempurna.
1.1.2.2 Macam macam Air
Ada dua macam air dalam pengecoran logam yakni :
1. Air terikat
Air terikat adalah air yang mengaktifasi pengikat sehingga dapat
mengikat antara butir pasir.
2. Air Bebas
Air bebas adalah air yang kehilangan fungsinya sebagai pengaktifasi
perekat dan akhirnya masuk ke dalam celah-celah antara butiran pasir
sehingga tidak dapat mengikat antara butiran pasir.
1.1.2.3 Pengaruh Kadar Air Terhadap Pengujian Karakteristik Pasir Cetak
Gambar 1.1 : Grafik pengaruh kadar air dan bentonit pada pasir
cetak
Sumber : Surdia dan Chijiwa (1987 : 112)
Pada gambar 1.1 grafik pengaruh kadar air dan bentonit pada pasir
cetak dapat dilihat bahwa pada kondisi kadar air meningkat dan kadar
bentonit yang tetap maka permeabilitas akan meningkat sampai titik
maksimum, karena bentonit telah teraktifasi dan jika kadar air terus
meningkat maka permeabilitasnya akan cenderung menurun karena jumlah
3
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
air bebas yang mengisi rongga rongga butir pasir semakin banyak yang
mengakibatkan fluida tidak dapat keluar.
Kekuatan kering pasir cetak dalam kondisi kadar bentonit yang tetap
dan kadar air yang semakin meningkat maka permeabilitasnya cenderung
semakin bertambah.
Kekuatan basah pasir cetak pada kondisi kadar air meningkat dan
kadar bentonit yang tetap maka permeabilitas akan meningkat sampai titik
maksimum, setelah itu permeabilitas akan cenderung menurun seiring kadar
air yang semakin bertambah.
1.1.2.4 Faktor faktor yang Mempengaruhi Penguapan Air
1. Waktu Pemanasan
Waktu Pemanasan adalah jumlah waktu yang dibutuhkan untuk
memanaskan pasir cetak sehingga ketika waktu pemanasan tinggi, maka kalor
yang diterima untuk memanaskan air semakin banyak, sehingga air yang
diuapkan semakin banyak dan kadar air pasir cetak menurun. Sebaliknya
waktu pemanasan rendah, kalor yang diterima sedikit, uap yang dihasilkan
hanya sedikit.
2. Temperatur Pemanasan
Temperatur pemanasan adalah besarnya suhu yang dibutuhkan untuk
menguapkan air pada pasir cetak, jika temperatur pemanasan semakin tinggi
maka penguapan yang terjadi akan semakin besar, ini disebabkan oleh
kecendrungan air untuk mengubah fase air menjadi fase gas ketika mencapai
titik didihnya, sehingga kadar air pada pasir cetak berkurang. Begitu juga
sebaliknya ketika temperatur pemanasan rendah maka sulit mencapai titik
didih air dan merubah fase air, sehingga sedikit kadar air yang diuapkan.
3. Luas Penampang Permukaan Pasir Cetak
Luas penampang permukaan pasir cetak adalah luas permukaan pasir
cetak pada saat diletakkan pada cawan saat pemanasan pada kurun waktu
tertentu sehingga semakin besar luas penampang permukaan, laju penguapan
yang terjadi semakin tinggi, hal ini dikarenakan pasir yang berkontak secara
langsung menerima kalor semakin banyak, sehingga kalor
4
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
dapat menguapkan air yang berikatan dengan pasir semakin mudah dari pada
ketika luas penampang kalor juga sedikit, sehingga penguapan lebih sulit
terjadi.
4. Ukuran Dimensi Butir Pasir Cetak
Ukuran dimensi butir pasir cetak adalah besarnya dimensi butiran
pasir cetak yang dipanaskan pada kurun waktu tertentu sehingga butiran yang
berukuran besar mempunyai laju penguapan yang lebih tinggi dari pada
butiran yang berukuran kecil.Hal ini dikarenakan butiran yang semakin besar
sehingga mudah terjadi penguapan.Dari bentuk butiran yang mempunyai laju
penguapan yang tinggi adalah butiran pasir yang berbentuk bulat, pasir
berbentuk bulat dibanding butir pasir berbentuk lainnya memiliki laju
penguapan yang lebih tinggi. Hal ini karena butir bulat mempunyai rongga-
rongga yang lebih besar daripada butir kristal, sehingga mempunyai sifat
mampu alir yang lebih baik dan ketika diberikan kalor, penguapan lebih cepat
terjadi pada butir pasir bulat sehingga air yang diuapkan lebih banyak.
5. Kelembapan Lingkungan
Kelembaban lingkungan adalah banyak jumlah uap air yang
terkadung pada udara sekitar saat pengujian pemanasan pada kurun waktu
tertentu sehingga semakin tinggi kelembaban maka udara lingkungan maka
jumlah kadar air yang diuapkan semakin rendah ini dikarenakan kalor yang
diterima lebih lambat karena lingkungan udara yang memiliki kandungan uap
air menghalangi laju penguapan. Kelembaban menunjukkan hubungan
perbandingan antara kandungan uap air dengan lingkungan.Dapat
disimpulkan semakin tinggi kelembapan di lingkungan air yang diuapkan
semakin sedikit.
6. Tekanan Atmosfer
Tekanan atmosfer adalah tekanan pada atmosfer bumi yang
disebabkan oleh massa udara yang dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi
sehingga tekanan yang berbeda ketika pengujian kadar air juga
mempengaruhi. Pada dataran tinggi dan dataran rendah terdapat perbedaaan
tekanan atmosfer yang menyebabkan titik didih di dataran tinggi dan dataran
rendah berbeda. Hal ini berdampak pada penguapan yang
5
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
dihasilkan, pada dataran tinggi air lebih cepat mendidi karena mempunyai
titik didih yang lebih rendah dari pada titik didih pada tekanan atmosfer
normal sehingga uap yang dihasilkan banyak.
1.1.3 Pelaksana Pengujian
1.1.3.1 Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam pengujian komposisi pasir cetak adalah:
1. Moisture Analyzer
Alat ini digunkan untuk mengukur kandungan kadar air pasir cetak.
Spesifikasi alat :
Merk : Sartorius
Voltase : 100 120 / 220 290 V
Model : MA 30
Frekuensi : 50 -60 Hz
Arus : 3,3 A/1,6 A
Berat sampel maksimum : 30 gram
Gambar 1.2 : Moisture Analyzer
Sumber : Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan
Mesin Fakultas Teknik Universitas
Brawijaya
2. Timbangan Elektrik
Alat ini digunakan untuk menimbang berat pasir cetak sebelum dan
sesudah diukur kandungan airnya.
Spesifikasi alat :
Merk : Mettler
Type : PJ 3000
Frekuensi : 50 -60 Hz
6
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
Voltase : 100 120 V/ 200 - 240 V
Arus : 80 mA/45 mA
Kapasitas Maksimum : 2100 gram
Gambar 1.3 : Timbangan Elektrik
Sumber : Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan
Mesin Fakultas Teknik Universitas
Brawijaya
3. Cawan
Alat ini digunakan untuk tempat spesimen dalam hal ini pasir cetak.
Spesifikasi alat :
No seri :SKU01112699
Diameter :120 mm,
Tinggi :20 mm
Gambar 1.4 : Cawan
Sumber : Laboratorium Pengecoran Logam
Jurusan Mesin Fakultas Teknik
Universitas Brawijaya
7
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
1.1.3.2 Urutan Kerja Pengujian
Urutan kerja pengujian ini adalah :
1. Mengambil pasir cetak kemudian ditimbang seberat 25 gram sebanyak 3
buah sebagai spesimen.
2. Menyalakan Moisture Analyser dengan menekan tombol ON/OFF hingga
terdengar bunyi alaram.
3. Memasukkan cawan pertama ke dalam alat penentu kelembapan kemudian
memanaskannya pada suhu 110 C selama 10 menit.
4. Mengatur temperatur dengan menekan tombol F1 dan tekan F1 kembali
untuk menaikkan suhu sampai 110 C kemudian tekan ENTER.
5. Mengatur waktu pemanasan dengan menekan tombol F2 dan tekan
tombol F1 untuk mengatur waktu sampai 10 menit kemudian tekan
ENTER.
6. Menekan ENTER untuk menghilangkan TAR lalu letakkan spesimen di
dalam cawan.
7. Menutup penutup Moisture Analyzer lalu menekan ENTER untuk
mengeksekusi.
8. Mencatat kandungan air yang terbaca pada alat pengukur tiap menitnya.
9. Setelah terdengar bunyi alarm, dilanjutkan dengan mengukur berat akhir
pasir cetak setelah dikeringkan dengan menekan tombol CF.
10. Mengulangi langkah 3 9 untuk cawan berikutnya.
1.1.4 Pengolahan Data dan Pembahasan
1.1.4.1 Data Hasil Pengujian Kadar Air
Tabel 1.1 Data Hasil Pengujian
No. Berat Awal Pasir (gram) Berat Akhir Pasir (gram) Kadar air (%)(X)
1 24,295 22,883 5,80
2 24,430 23,132 5,29
3 24,660 23,423 4,97
73,385 69,438 16,06
8
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
(%)
= () ()
()
100%
Kadar air (spesimen 1) = 24,29522,883
24,295 x 100% = 5,80%
Kadar air (spesimen 2) = 24,43023,132
24,430 x 100% = 5,29%
Kadar air (spesimen 3) = 24,66023,423
24,660 x 100% = 4,97%
Tabel 1.2 Hasil Perhitungan
No. Berat Spesimen
Kadar air (%) (x) (x-) (x-)2 Awal Akhir
1 24,295 22,883 5,80 0,45 0,20
2 24,430 23,132 5,29 -0,06 0,00
3 24,660 23,423 4,97 -0,38 0,15
73,385 69,438 16,06 0,00 0,35
Kadar air rata-rata = Jumlah Kadar air
n
= 16,06
3
= 5,35 %
9
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
Tabel 1.3 Hubungan antara penguapan rata-rata, laju penguapan dengan waktu
pemanasan
Spesimen Waktu Pemanasan (Menit)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 0 0,04 0,31 1,23 2,63 4,15 5,34 5,73 5,79 5,79
2 0 0,2 0,81 1,87 2,96 3,82 4,41 4,85 5,13 5,27
3 0 0,44 1,52 2,97 4,04 4,65 4,9 4,96 4,97 4,97
Jumlah 0 0,68 2,64 6,07 9,63
12,6
2
14,6
5
15,5
4
15,8
9
16,0
3
Penguapan
Rata-Rata 0,0 0,23 0,88 2,02 3,21 4,21 4,88 5,18 5,30 5,34
Laju
Penguapan 0,0 0,11 0,29 0,51 0,64 0,70 0,70 0,65 0,59 0,53
Penguapan Rata-Rata = Jumlah Penguapan
n
= 0,68
3
= 0,23
Laju Penguapan = Penguapan RataRata
Waktu
= 0,23
2
= 0,11
1.1.4.2 Perhitungan Data Hasil Pengujian Kadar Air
Kadar air rata-rata (x)
x = x
n=
16,06
3= 5,35%
Simpangan Baku ()
= (xx)2
n1=
0,35
2 = 0,42
Simpangan Baku Rata-Rata ()
=
=
0,42
3= 0,24
Kesalahan Relatif (KR)
KR =
=
0,24
5,35= 0,05
= KR x 100%
10
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
= 0,04 x 100%
= 5%
Derajat Kebebasan (db) = n-1 = 3-1 = 2
Diambil kesalahan relatif 5%
t (/2 ; db) = t(0,05 ; 2) = 4,303
Range Nilai Kesalahan
(t(/2 ; db)) (t(/2 ; db)) +
5,35 (4,303. 0,06) x 5,35 + (4,303. 0,06)
4,31 x 6,39
4,31 5,35 6,39
Dari grafik uji T diatas terlihat bahwa daerah tolak 4,31atau 6,39
sedangkan daerah terimanya adalah 4,31 sampai 6,39 artinya bahwa pada daerah
tolak adalah daerah yang memiliki tingkat kesalahan, sedangkan pada daerah
terimanya yaitu 4,31 x 6,39 adalah daerah tingkat kebenaran, maka nilai kadar
air rata-rata 5,35% masuk pada daerah terima.
11
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
1.1.4.3 Grafik Hubungan Antara Waktu Pemanasan Terhadap Penguapan Rata
Rata
Gambar 1.5 Grafik Hubungan Antara Waktu Pemanasan terhadap Peguapan Rata-
Rata
Pada grafik hubungan antara penguapan rata-rata dengan waktu
pemanasan dapat diketahui bahwa pada menit ke-1 sampai menit ke-10 cenderung
meningkat, hal ini disebabkan semakin lama waktu pemanasan, semakin banyak
kadar air yang menguap, sehingga peguapan rata-ratanya meningkat seiring
bertambahnya waktu pemanasan dengan temperatur tetap.
Pada menit ke-1 (0%) sampai 5 (3,21%) cenderung mengalami kenaikan
drastis, hal ini disebabkan oleh kadar air yang terdapat dalam pasir cetak masih
sangat banyak sehingga peningkatan penguapan lebih tinggi, namun setelah menit
ke-6 (4,21%) sampai menit ke-10 (5,34%) peningkatan penguapan cenderung
konstan dikarenakan kadar air mulai berkurang.
y = -0.0505x2 + 1.2507x - 1.8086R = 0.9679
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Pe
ngu
apan
Rat
a -
Rat
a (%
)
Waktu Pemanasan (Menit)
Penguapan rata - rata
12
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
1.1.4.4 Grafik Hubungan Antara Waktu Pemanasan Terhadap Penguapan Rata
Rata Data Antar Kelompok
Gambar 1.6 Grafik Hubungan Antara Waktu Pemanasan Terhadap Penguapan
Rata-Rata Data Antar Kelompok
Pada grafik hubungan antara waktu pemanasan terhadap penguapan rata -
rata data antar kelompok dapat kita lihat bahwa dari 3 garis grafik tersebut
cenderung meningkat. Hal ini disebabkan karena semakin lama waktu pemanasan
maka semakin banyak pula kadar air pada pasir cetak yang dapat diuapkan
sehingga penguapannya akan semakin meningkat seiring bertambahnya waktu
penguapan yang menyebabkan penguapan rata-rata semakin besar, namun setelah
mencapai titik maksimum penguapan rata-rata akan cenderung konstan, karena
kadar air yang terdapat pada pasir cetak mulai berkurang.
Pada grafik tersebut terlihat penguapan rata-rata tertinggi pada kadar air
5% kemudian terendah pada kadar air 3%. Hal tersebut disebabkan karena jumlah
kandungan air pada pasir cetak paling banyak terdapat pada kadar air 5%. Pada
grafik tersebut terlihat penyimpangan pada menit ke-5 yaitu memiliki penguapan
rata-rata tertinggi sebesar 2,81% pada kadar air 3% hal tersebut kemungkinan
disebabkan oleh penepatan sepsimen pasir cetak pada cawan lebih merata
sehingga luas penampang yang dipanaskan lebih besar dan juga disebabkan oleh
waktu pemanasan awal yang lebih tinggi sehingga untuk mencapai penguapan
rata-rata maksimum lebih cepat
0
1
2
3
4
5
6
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Pe
ngu
apan
Rat
a-r
ata
(%)
Waktu Pemanasan (menit)
Kadar air 3 %
Kadar air 4 %
Kadar air 5%
13
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
1.1.4.5 Grafik Hubungan Waktu Pemanasan Terhadap Laju Penguapan
Gambar 1.7 Grafik Hubungan Antara Waktu Pemanasan Terhadap Laju Penguapan
Laju penguapan adalah kecepatan pada spesimen untuk menguap dalam
interval waktu tertentu dimana pada grafik hubungan waktu pemanasan terhadap
laju penguapan data kelompok terlihat apabila waktu pemanasan semakin tinggi
maka laju penguapan rata-rata akan semakin tinggi. Namun pada saat mencapai
titik maksimum, laju penguapan rata-rata akan menuru, hal ini dikarenakan air
yang terkandung dalam pasir cetak berangsur-angsur berkurang
Dari grafik laju penguapan dengan waktu pemanasan dapat kita lihat
cenderung meningkat dari menit awal (0% /menit) sampai titik tertinggi pada
menit ke-6 (0,70% /menit) hal ini disebabkan karena pada menit pertama hingga
ke-6 air yang terdapat pada pasir cetak masih cukup banyak sehingga ketika
moisture analyzer mencapai suhu yang optimal, air masih banyak yang teruapkan.
Sedangkan pada menit ke-6 (0,70% /menit) sampai menit ke-10 (0,53% /menit)
cenderung mengalami penurunan. Hal ini dikarenakan air yang dapat diuapkan ini
tinggal sedikit pada pasir cetak.
y = -0.0201x2 + 0.2853x - 0.3218R = 0.9744
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Laju
Pe
ngu
apan
Waktu Pemanasan (menit)
Laju Penguapan
14
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
1.1.4.6 Grafik Hubungan Antara Waktu Pemanasan Terhadap Laju Penguapan
Data Antar Kelompok
Gambar 1.8 Grafik Hubungan Antara Waktu Pemanasan Terhadap Laju Penguapan
Data Antar Kelompok
Laju penguapan adalah kecepatan pada spesimen untuk menguap dalam
interval waktu tertentu dimana pada grafik hubungan antara waktu pemanasan
terhadap laju penguapan data antar kelompok terlihat apabila waktu pemanasan
semakin tinggi maka laju penguapan rata-rata akan semakin tinggi. Namun pada
saat mencapai titik maksimum, laju penguapan rata-rata akan menurun, hal ini
dikarenakan air yang terkandung dalam pasir cetak berangsur-angsur habis.
Pada grafik terlihat pada kelompok dengan kadar air 3% terjadi kenaikan
laju penguapan rata-rata secara bertahap hingga mencapai titik maksimum sebesar
0,56% / menit pada menit ke-5. Sedangkan pada spesimen dengan kadar air 4%
titik maksimumnya sebesar 0,61% / menit pada menit ke-6, pada spesimen dengan
kadar air 5% titik maksimumnya sebesar 0,70% / menit pada menit ke-7 kemudian
dari 3 garis grafik tersebut mengalami penurunan dengan titik terendah pada
kelompok dengan kadar air 3% sebesar 0,33% / menit dan pada kadar air 4%
sebesar 0,46% / menit serta pada kadar air 5% sebesar 0,53% / menit. Pada grafik
tersebut terlihat pada kelompok dengan kadar air 3% terjadi penyimpangan yaitu
pada menit ke-5 yaitu sebesar 0,56% hal tersebut disebabkan oleh penempatan
spesimen pasir cetak pada cawan lebih merata sehingga laju penguapan lebih besar
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Laju
Pe
ngu
apan
Waktu Pemanasan (Menit)
Kadar air 3%
Kadar air 4%
Kadar air 5%
15
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
dan juga disebabkan oleh saat pemanasan awal pada spesimen lebih tinggi
sehingga untuk mencapai laju penguapan maksimum lebih cepat.
1.1.5 Kesimpulan Dan Saran
1.1.5.1 Kesimpulan
Pada pengujian kadar air dapat disimpulkan bahwa semakin banyak kadar
air yang terkandung dalam pasir cetak maka penguapan rata-rata dan laju
penguapan cenderung meningkat begitu juga sebaliknya semakin sedikit
kandungan kadar air dalam pasir cetak cenderung lebih kecil nilai penguapan rata-
rata dan laju penguapannya. Hal ini dikarenakan laju penguapan dan penguapan
rata-rata dipengaruhi oleh jumlah kandungan air dalam pasir cetak.
1.1.5.2 Saran
a. Agar asisten lebih mendapingi praktikan selama praktikum berlangsung.
b. Agar alat yang ada di laboraturium lebih dirawat.
c. Agar penimbang yang ada di laboraturim dikalibrasi.
16
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
1.2 Pengujian Kadar Pengikat
1.2.1 Tujuan Pengujian
1. Agar praktikan mengetahui prosentase kadar pengikat yang terdapat dalam
pasir cetak.
2. Agar praktikan mampu memahami pengujian kadar pengikat pasir cetak.
3. Agar praktikan mengetahui karakteristik pasir cetak yang digunakan
dengan mengetahui kadar pengikat dalam pasir cetak.
1.2.2 Dasar Teori
1.2.2.1 Definisi Kadar Pengikat
a. Pengertian Kadar Pengikat
Kadar pengikat adalah banyak bahan yang digunakan untuk mengikat
butir-butir pasir yang dinyatakan dalam persentase dari berat pasir cetak (%).
Pengikat adalah bahan yang digunakan untuk mengikat butir-butir pada
pasir cetak yang biasanya berukuran dari 20 atau 0,0008 in (Heine,1967:100)
b. Fungsi Kadar Pengikat
Kadar pengikat berfungsi untuk mengetahui perbandingan komposisi pasir
cetak agar mencapai karakteristik yang optimal.
Kadar Pengikat =Berat pasir cetak awal (basah) Berat pasir akhir (kering)
Berat pasir cetak awal (basah) 100%
Sumber: Buku Panduan Praktikum Pengecoran Logam (2014)
Dimana:
Kadar pengikat : jumlah persentase pengikat yang terdapat pada pasir cetak
(%).
Berat pasir cetak awal (basah) : berat pasir cetak yang sudah bercampur
dengan pengikat dan air
Berat pasir akhir (kering) : berat pasir yang kadar bentonit dihilangkan
dengan katalis NaOH dan dikeringkansehingga kadar air dan kadar bentonit
yang terkandung nol.
17
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
1.2.2.2 Macam-Macam Pengikat
Pengikat terdiri dari dua jenis yaitu
1. Western and Southern bentonites (Montmorillonites)
Western and Southern bentonites mempunyai zat penyusunnya yaitu
Al2O3, 4SiO2, H2O.dan dalam pasir cetak biasanya terdapat 3%-6% bentonites
dan 2,5%-4% air. (Stephen Chastain, 2004:145)
a. Western bentonites (Sodium bentonites)
Western bentonites mempunyai kekuatan kering hingga 80 psi
b. Southern bentonites (Calcium bentonites)
Southern bentonites mempunyai kekuatan kering hingga40 psi)
2. Fire clays (Kaolinites)
Fire clays mempunyai zat penyusunnya yaitu Al2O3, 2SiO2, 2H2O.dan
dalam pasir cetak biasanya terdapat 12%-15% fireclays dan 5%-8% air dapat
menghasilkan kekuatan tekan kering hingga mencapai 200 Psi dengan
campuran fire clays dan westernbentonites. (Stephen Chastain, 2004:145)
Tabel 1.4 Komposisi Kadar Pengikat Pada Pasir Cetak
Sumber : Heine (1967:89)
18
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
Dalam praktikum kali ini, pengikat atau yang digunakan adalah jenis
bentonit.Bentonit terdiri dari butir-butir halus yang fasa utamanya sebagai
penyusun adalah monmorilonit (Al2O3, 4SiO2, 2H2O). (Peter Beeley, 2001:203).
1.2.2.3 Pengaruh Kadar Pengikat Terhadap Karakteristik Pasir Cetak
Pada gambar 1.5 grafik pengaruh pengikat terhadap kekuatan dapat kita
lihat jika semakin besar kadar bentonit pada kadar air yang konstan kekuatan
pasir cetak akan cenderung meningkat. Hal ini karena pasir cetak permukaan
yang saling bersentuhan diikat oleh pengikat.
Permeabilitas
Permeabiliatas adalah kemampuan pasir cetak untuk mengaliri dan
dialirakn oleh suatu fluida yaitu fluida udara sehingga berbeda dengan
kekuatan kering dan kekuatan basah, ketika kadar bentonit bertambah dengan
kadar air tetap permeabilitasnya semakin menurun. Penyebabnya dari hal ini
adalah karena semakin banyak bentonit yang ada maka rongga-rongga antar
butiran pasir semakin sedikit karena rongga-rongga diisi oleh pengikat dan
fluida yang ada dalam cetakan sulit untuk mengalir keluar melalui pasir cetak,
dalamhal ini fluida yang dimaksud adalah udara, sehingga permeabilitasnya
semakin turun.
Gambar 1.9 : Grafik pengaruh kadar pengikat terhadap
kekuatan
Sumber : Heine (1967:109)
Pengaruh kadar bentonit terhadap kekuatan
Pada gambar 1.5 grafik pengaruh kadar pengikat terhadap kekuatan
diasumsikan air telah mengaktivasi pengikat 10 % maka pasir akan
19
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
terikatsempurna, tetapi apabila jumlah pengikat melebihi 10 %, kekuatan akan
konstan karena pengikat telah mengikat keseluruhan pasir.
1.2.3 Pelaksanaan Pengujian
1.2.3.1 Alat Dan Bahan Yang Digunakan
Alat-alat yang digunakan dalam pengujian ini adalah:
1. Kompor Listrik
Alat ini digunakan untuk mengeringkan spesimen.
Spesifikasi alat:
Model :S-300
Voltase :220V
Frekuensi :50Hz
Daya :300W
Gambar 1.10 : Kompor Listrik
Sumber : Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan
Mesin Fakultas Teknik Universitas
Brawijaya
2. Timbangan elektrik
Alat ini digunakan untuk menimbang spesimen sebelum dan sesudah
dikeringkan.
Spesifikasi alat:
Merk : Mettler
Type : PJ 3000
Frekuensi : 50 -60 Hz
Voltase : 100 120 V/ 200 - 240 V
Arus : 80 mA/45 mA
Kapasitas Maksimum : 2100 gram
20
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
Gambar 1.11 : Timbangan Elektrik
Sumber : Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan
Mesin Fakultas Teknik Universitas
Brawijaya
3. Panci
Digunakan untuk tempat mengeringkan pasir pada kompor listrik.
Spesifikasi alat:
Tipe : Ox-171 P18
Dameter : 18 cm
Kapasitas : 2 liter
Gambar 1.12 : Panci
Sumber : Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan
Mesin Fakultas Teknik Universitas
Brawijaya
4. Gelas ukur
Alat ini digunakan untuk mengukur volume larutan yang dipakai.
21
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
Gambar 1.13 : Gelas Ukur
Sumber : Laboratorium Pengecoran Logam
Jurusan Mesin Fakultas Teknik
Universitas Brawijaya
Bahan yang digunakan untuk pengujian kadar lempung antara lain :
Pasir cetak seberat 100 gr.
Larutan NaOH 2,5 % sebanyak 50 ml.
Air sebanyak 950 ml
1.2.3.2 Urutan Kerja Pengujian
Urutan kerja pengujian kadar lempung pasir cetak adalah :
1. Timbang pasir cetak seberat 100 gr sebagai spesimen.
2. Larutkan pasir di dalam 950 ml air pada panci.
3. Tambahkan NaOH 2,5% sebanyak 50 ml.
4. Aduk campuran tersebut dan biarkan pasir mengendap selama 5 menit.
5. Buang airnya sebanyak 5/6 dari tinggi permukaan air
ingat :JANGAN SAMPAI PASIR IKUT TERBUANG !!!!
6. Tambahkan airnya hingga seperti semula dan ulangi langkah kerja 4, 5, 6 dan
diamkan selama 5 menit hingga airnya jernih.
7. Panaskan pasir cetak dalam panci dengan kompor listrik pada suhu 100
110oC.
8. Aduk pasir hingga kering.6
9. Timbang pasir cetak kering tersebut dan catat hasilnya.
10. Hitung kadar pengikat sesuai dengan rumus
22
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
1.2.4 Pengolahan Data dan Pembahasan
1.2.4.1 Data Pengujian dan Perhitungan kadar pengikat
Tabel 1.5 : Data Hasil Pengujian Pengikat
No. Berat Pasir Awal
(gr)
Berat Pasir Akhir
(gr)
Kadar Pengikat
(%)
1 100 87,25 7,75
2 100 87,05 7,95
3 100 87,13 7,87
300 261,43 23,57
Tabel 1.6 : Data Hasil Perhitungan
No. Berat Pasir
Awal
(gr)
Berat Pasir
Akhir
(gr)
% Kadar Pengikat
(X)
( ) ( )2
1 100 87,25 7,75 -0.11 0.01
2 100 87,05 7,95 0.09 0.01
3 100 87,13 7,87 0.01 0.00
300 261,43 23,57 0.00 0.02
1.2.4.2 Perhitungan Data Hasil Pengujian
a. Perhitungan Statistika
Prosentase kadar pengikat spesimen
% Kadar pengikat
=berat pasir cetak awal (basah) berat pasir akhir (kering)
() 100%
% Kadar pengikat = 100 87,25
100 100% 5%= 7,75%
% Kadar pengikat = 7,75%
Kadar pengikat rata rata ()
=
=20,57
3
= 7,86%
23
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
Simpangan baku ()
= ( )2
1
= 0,02
3 1
= 0,1
Simpangan baku rata-rata ()
=
=0,1
3
= 0,058
Kesalahan relatif (KR)
KR =
KR =0,058
7,86
KR = 0,0074
= 100%
= 0,0074 100%
= 0,74%
Derajat kebebasan (db) = n 1
db = n 1
db = 3 1
db = 2
Diambil = 1% sehingga untuk t (
2; db),
t (0,01
2; 2) = 9,925
Interval penduga kesalahan prosentase kadar pengikat pasir cetak
x {t. (
2; db) . } x x + {t. (
2; db) . + }
7,86 {9,925 . 0,058} x 7,86 + {9,925 . 0,058}
7,28 x 8,43
24
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
7,28 7,86 8,43
Dari grafik uji T diatas terlihat bahwa daerah tolak 7,28 atau 8,43
sedangkan daerah terimanya adalah 7,28 sampai 8,43 artinya bahwa pada
daerah tolak adalah daerah yang memiliki tingkat kesalahan, sedangkan pada
daerah terimanya yaitu 7,28 x 8,43 adalah daerah tingkat kebenaran, maka
nilai kadar pengikat rata-rata 7,86% masuk pada daerah terima.
b. Pembahasan
Pengaruh Kadar Pengikat Terhadap Kadar Air
Pengikat memiliki fungsi sebagai pengikat pada butiran pasir dan air
sebagai aktivator dari bentonit untuk mengikat pasir. Pada pengujian kadar
pengikat telah ditentukan kadar pengikat pasir cetak adalah 6% dan kadar air
5%. Pada pengujian kadar pengikat terjadi penyimpangan antara kadar
pengikat yang telah ditentukan dengan hasil pengujian. Dari hasil pengujian
didapat data pengujian 1 = 7,75%, pengujian 2 = 7,95%, pengujian 3 = 7,87%
dan kadar pengikat rata-rata = 7,86%. Hal ini dikarenakan pada saat pengujian
pasir yang digunakan adalah pasir daur ulang yaitu pasir yang pernah
digunakan sebelumnya sehingga dalam pasir tersebut masih mengandung
bentonit sebelumnya hal tersebut menyebabkan kadar bentonit aktual lebih
tinggi daripada teoritis
Dalam praktikum ini digunakan larutan NaOH sebagai katalis
untuk mempercepat proses pemisahan pasir dengan bentonit. Proses
pemisahan dimulai ketika NaOH bereaksi dan menghasilkan panas. Berikut
adalah reaksi NaOH
NaOH + H2O Na+ + OH- + heat
Panas yang timbul menyebabkan pasir menggumpal dan akhirnya
bentonit terpisah dari pasir.
25
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
1.2.5 Kesimpulan dan Saran
1.2.5.1 Kesimpulan
Dalam pengujian kadar pengikat dengan kadar air 5% dan kadar pengikat
6% dapat disimpulkan didapat kadar pengikat tertinggi pada spesimen 2 sebesar
7,95%. Dalam pengujian tersebut terjadi penyimpanga disebabkan karena saat
pengujian kadar pengikat menggunakan pasir silika daur ulang sehingga kadar
pengikat aktual lebih tinggi daripada teoritis. Dan dalam pengujian kadar pengikat
digunakannya NaOH sebagai katalis.
1.2.5.2 Saran
1. Pada saat praktikum sebaiknya bentonit yang digunakan diketahui tipenya
agar lebih jelas dalam melakukan pembahasan.
2. Pada saat praktikum sebaiknya praktikan harus melakukan pengujian sesuai
prosedur agar mendapatkan hasil yang akurat.
26
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
1.3 Pengujian Distribusi Besar Butir Pasir Cetak
1.3.1 Tujuan Pengujian
1. Agar praktikan mengetahui apa itu distribusi besar pasir cetak
2. Agar praktikan mengetahui bagaimana pengaruh distribusi besar butir pasir
cetak terhadap pengecoran
3. Agar praktikan mampu menganalisa dan melakukan pengujian distribusi pasir
besar butir pasir cetak
1.3.2 Dasar Teori
1.3.2.1 Definisi Pasir
Pasir adalah bahan material butiran yang umumnya berukuran antara
0,0625 sampai 2 milimeter. Materi pembentuk pasir adalah silikon dioksida, tetapi
dibeberapa pantai tropis dan subtropis umumnya dibentuk dari batu kapur.
(Sumber : id.m.wikipedia.org/wiki/pasir)
1.3.2.2 Komposisi Kimia Pasir
Pada dasarnya komposisi kimia pasir terdiri dari 99,8 persen SiO2 hal
inilah mempengaruhi sebagian besar kekerasan dan kestabilan termalnya.
Tujuannya adalah untuk mengetahui kualitas dari pasir yang digunakan.
Tabel 1.7 : Komposisi Kimia dari pasir
Sumber : Heine (1967 : 86)
27
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
1.3.2.3 Macam Macam Pasir
Pasir digolongkan menjadi pasir cetak alami dan buatan yang tergantung
ikatan tanah liat material tersebut.Pasir alami berisi cukup AFS clay (lempung)
sama seperti pasir yang di tambang di bawah tanah, pasir ini bias langsung
digunakan, hanya perlu diberikan perlakuan panas. Pada awalnya pasir alami
inilah yang digunakan pada industry pengecoran logam. Keuntungan dari pasir
alami ini yaitu persiapan, penanganan, dan penggunaannya lebih sederhana.Pasir
buatan berisi campuran dengan mencampur butiran pasir dengan lempung dengan
pilihan tipe yang diinginkan. Keuntungan dari pasir buatan ini yaitu lebih murah
namun volume lebih banyak. lebih mudah didapatkan dan dapat digunakan
kembali.
A. Silica Sand
Silica Sand adalah pasir putih bersih dengan butiran pasir silica
mempunyai kemurnian yang tinggi, mengandung 99,8+ % SiO2.
B. Bank Sand
Bank Sand adalah pasir yang berasal dari sedimentasi simpanan tepian
sungai. Biasanya mengandung kurang dari 5 persen lempung, dan digunakan
dalam pasir buatan dan inti pasir.
C. Lake Sand
Lake Sand adalah pasir yang umumnya berasal danau besar, dan terutama
bukit pasir dan endapan bawah, pasir ini mengandung lempung bebas AFS
dari 40 sampai 50, 50 sampai 60, 60 sampai 70 AFS kehalusan
D. Adding Sand
Adding Sand adalah pasir dengan kadar lempung tinggi yang digunakan
untuk menambahkan lempung untuk cetakan pasir
E. Sand Addittive
Sand Addittive adalah campuran dari pasir, endapan pasir dari sungai dan
lempung partikel dengan proporsional dengan perbandingan 50 persen
butiran pasir, dan 50 persen endapan pasir sungai dan lempung.
28
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
1.3.2.4 Ukuran dan Dimensi Butiran Pasir Cetak
Ukuran dan dimensi butiran pasir cetak macamnya adalah :
1. Bentuk butir pasit bulat (Rounded Grain)
Butiran bulat terbentuk karena butir-butir yang sedang bergesekan
berulangulang akibat adanya angin, gelombang ataupun aliran air sehingga
menghasilkan bentuk bulat.Permebilitasnya tinggi karena bentuk butiran pasir
yang bulat menyebabkan banyak rongga.Jumlah pengikat sedikit karena siklus
kontak antar butiran sehingga menghasilkan bentuk bulat. Kekuaran kurang
baik, hal ini dikarenakan sudut kontak pada butir pasir bulat kecil
Gambar 1.14 : Butir pasir bulat
Sumber : Jain (1979 : 110)
2. Bentuk pasir sebagian bersudut (Subangular grain)
Butiran pasir sebagian bersudut terjadi karena butiran bersudut saling
bergerak dan bertabrakan sehingga sudutnya pecah dan membentuk sub-
angular graim.Kekuatan lebih tinggi dari butir pasir bulat, karena sudut yang
yang ada membuat lebih sulit terjadinya slip.Permebilitasnya lebih rendah dari
pasir bulat , karema rongga antar butir menjadi semakin kecil.Jumlah pengikat
lebih banyak dari butir pasit bulat, karena sudut kontak pada pasir sebagian
bersudut semakin besar.
Gambar 1.15 : Butir pasir sebagian bersudut
Sumber : Jain (1979 : 110)
29
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
3. Bentuk butir pasir sebagian bersudut (Angular grain)
Butiran bersudut terbentuk oleh dekomposisi bahan tanpa adanya
gesekan.Kekuatan lebih tinggi dari butir pasir sebagian bersudut karena sudut
kontaknya lebih besar dari butir pasir sebagian bersudut.Permebilitasnya lebih
rendah dari butir pasir sebagian bersudut karena pasirnya memiliki rongga
bersudut.Jumlah pengikat lebih banyak dari butir pasir sebagian bersudut,
Karena sudut kontak pada pasir bersudut semakin besar.
Gambar 1.16 : Butir pasir bersudut
Sumber : Jain (1979 : 110)
4. Bentuk pasir Kristal (compound system)
Bentuk bidangnya memiliki luas bidang kotak yang sedikit. Kekuatan
tinggi karena sudut kontaknya paling besar. Permebilitasnya buruk, karena
tidak mempunyai rongga antar butiran.Jumlah pengikat banyak, karena sudut
kontak paling besar rapuh(mudah pecah).
Gambar 1.17 : Butir pasir kristal
Sumber : Jain (1979 : 110)
30
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
Pada kondisi ideal, jenis butiran pasir bulat lebih baik dari pada butir pasir
Kristal, karena butiran pasir bulat yang diperlukan lebih sedikit untuk
mendapatkan kekuatan dan permebilitas tertentu alirnya baik sekali.
1.3.2.5 Distribusi Besar Butir 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. Semakin tinggi angkanya maka pasir
semakin halus dan daya salur udaranya (permeabilitas) relatif rendah.
Untuk menghitung finest number digunakan rumus sebagai berikut :
. = ()
Sumber : Buku Panduan Pengecoran Logam (2014)
Keterangan :
F.N = Nomor Kehalusan Butir
Wn = Berat Pasir didapat dari tiap ayakan (gr)
Sn = Pelipat dari tabel
Tabel 1.8 : Pelipat Sn untuk perhitungan nomor kehalusan butir
Sumber :Surdia dan Chijiwa (1987 : 112)
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 butir pasir dapat dibagi dalam empat jenis :
31
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
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.(sumber : Modul Teknik Pengecoran dan Peleburan Logam Universitas
Jendral Ahmad Yani, Hal 12)
Distribusi pasir sempit akan memberikan permeabilitas yang lebih tinggi dan
sebaliknya. Distribusi ukuran butir berpengaruh juga pada kekuatan cetakan.
Distribusiukuran butir lebar akan memberikan kekuatan pasir cetak yang lebih
tinggi.
1.3.2.6 Syarat bagi pasir cetak
Syarat-syarat pasir cetak adalah :
a. Mempunyai sifat mampu bentuk sehingga mudah dalam pembuatan cetakan
dengan kekuatan yang cocok. Cetakan yang dihasilkan harus kuat, sehingga
tidak mudah rusak karena dipindah-pindahkan dan mampu menahan logam
cair waktu dituang kedalamnya. Karena itu kekuatannya pada temperatur
kamar dan kekuatan panasnya sangat baik.
b. Permeabilitas yang cocok. Dikuatirkan bahwa hasil coran mempunyai cacat
seperti rongga penyusutan, gelembung gas atau kekasaran permukaan,
kecuali jika udara atau gas yang terjadi dalam cetakan waktu penuangan
disalurkan melalui rongga-rongga diantara butir-butir pasir keluar dari
cetakan dengan kecepatan yang cocok.
c. Distribusi besar butir yang cocok. Permukaan coran diperhalus kalau coran
dibuat dalam cetakan yang berbutir halus. Tetapi kalau butir pasir terlalu
halus, gas dicegah keluar dan membuat cacat yaitu gelembung udara.
Distribusi besar butir harus cocok mengingat syarat yang disebut diatas.
d. Tahan panas terhadap temperatur logam yang dituang. Butir pasir dan
pengikat harus mempunyai derajat tahan api tertentu terhadap temperatur
tinggi, kalau logam cair dengan temperatur tinggi ini dituang kedalam
cetakan.
32
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
e. Komposisi yang cocok. Butir pasir bersentuhan dengan logam yang dituang
mengalami peristiwa kimia dan fisika karena logam cair mempunyai
temperatur yang tinggi. Bahan-bahan yang tercampur yang mungkin
menghasilkan gas atau laryt dalam logam adalah tidak dikehendaki.
f. Mampu dipakai lagi. Pasir harus dapat dipahami berulang-ulang supaya
ekonomis.
g. Pasir harus murah. (Surdia dan Chijiwa, 1987 : 109).
1.3.2.7 Pengaruh distribusi besar butir pasir cetak terhadap Karakteristik Pasir
Cetak
1. Pengaruh Distribusi Besar Butir Pasir Cetak Terhadap Kekuatan
Jika butirannya seragam, maka pasir tersebut cenderung homogen hal ini
menyebabkan kekuatan dari pasir cetak menjadi lebih rendah, hal ini
dikarenakan sebagian besar pasir memiliki bentuk butiran yang hampir sama
sehingga terjadi banyak rongga, dan menyebabkan luas bidang kontak dari
tiap pasir jadi berkurang. Jika butirannya tidak seragam maka pasir cetak
cenderung heterogen hal ini menyebabkan kekuatan dari pasir cetak tinggi,
hal ini desebabkan karena luas bidang kontak lebih banyak. Butiran besar
yang melekat pada butiran yang sama besar akan terdapat celah, celah
tersebut ditutup oleh butiran yang kecil dikarenakan distribusi besar butir
pasirnya tidak merata dan memiliki berbagai macam butiran, sehingga
kekuatan dari pasir tersebut cenderung tinggi.
2. Pengaruh Distribusi Besar Butir Pasir Cetak Terhadap Permeabilitas
Jika butirannya seragam, maka pasir tersebut cenderung homogen hal ini
menyebabkan permeabilitas dari pasir cetak menjadi tinggi, hal ini
disebabkan oleh sebagian besar pasir memiliki bentuk butiran yang hampir
sama sehingga terjadi banyak rongga. Sebaliknya jika butirannya tidak
seragam maka pasir cetak cenderung heterogen hal ini menyebabkan
permeabilitas dari pasir cetak rendah, hal ini desebabkan karena luas bidang
kontak lebih banyak. Butiran besar yang melekat pada butiran yang sama
besar akan terdapat celah, celah tersebut ditutup oleh butiran yang kecil
dikarenakan distribusi besar butir pasirnya tidak merata dan memiliki
berbagai macam butiran, sehingga permeabilitas dari pasir cetak tersebut
cenderung rendah.
33
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
1.3.3 Pelaksanaan Pengujian
1.3.3.1 Alat dan Bahan
Alat alat yang digunakan dalam pengujian ini adalah :
1. Mesin Pengguncang Rotap
Alat ini berfungsi untuk menyaring pasir
Spesifikasi alat :
Jenis : Rotap
Tipe : VS 1
Merk : Retsch
Voltase : 430 Watt
Buatan : Jerman Barat
Artikel : 30 40 0010
No. Seri : 01849038
Frekuensi : 50 Hz
Gambar 1.18 : Mesin pengguncang rotap
Sumber : Laboratorium Pengecoran Logam
Jurusan Mesin Fakultas Teknik
Universitas Brawijaya
2. Timbangan Pasir Elektrik
Alat ini digunakan untuk menimbang pasir yang akan diuji
Spesifikasi alat:
Merk : Melter
Type : PJ 3000
Frekuensi : 50 -60 Hz
34
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
Voltase : 100 120 V/ 200 - 240 V
Arus : 80 mA/45 mA
Kapasitas Maksimum : 2100 gram
Gambar 1.19 : Timbangan pasir elektrik
Sumber : Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan
Mesin Fakultas Teknik Universitas
Brawijaya
3. Tempat pasir
Alat ini digunakan untuk menampung pasir silica
1.3.3.2 Urutan Pengujian
Urutan kerja pengujian distribusi pasir cetak adalah :
1. Ambil pasir cetak seberat 50 gr sebanyak 3 sampel
2. Susun ayakan dari bawah ke atas dengan tingkat semakin ke atas semakin
besat nya, kemudian letakkan pada mesin penguncang rotap.
3. Letakkan spesimen pasir cetak pada ayakan paling atas lalu tutup.
4. Hidupkan mesin pengguncang rotap selama 15 menit dengan frekuensi
getaran 50Hz
5. Setelah selesai, timbang berat pasir yang berada pada masing masing .
6. Cari harga Sn dari tiap tiap yang ada dari tabel - tabel yang terlampir.
7. Hitung besar nomor kehalusan pasir cetak dalam skala FN maupun standar
AFS.
35
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
1.3.4 Pengolahan Data Dan Pembahasan
1.3.4.1 Data Pengujian Dan Perhitungan Distribusi Basar Butir Pasir Cetak
Tabel 1.9 Data Hasil Pengujian
No Ukuran (m) Mesh Berat 1 (gr) Berat 2 (gr) Berat 3 (gr)
1 315 48,32 29,12 28,14 29,90
2 280 52,95 2,6 3,38 3,59
3 250 60,35 2,4 3,2 2,9
4 200 79,93 4,42 5,85 4,54
5 180 83,77 1,93 2,37 2,62
6 160 93,61 1,91 2,99 1,07
7 140 106,51 1,07 1,26 1,37
8 125 122,21 0,85 1,63 1,22
9 sisa 0,34 1,45 1,09
A. Perhitungan Data Hasil Pengujian Distribusi Besar Butir Pasir Cetak
1.) Skala FN
Tabel 1.10 Data PerhitunganSpesimen 1
No Ukuran (m) Mesh Sn Wn1 (gr) (Wn1.Sn)
1 315 48,32 60,37 29,12 1757,97
2 280 52,95 68,08 2,6 177,008
3 250 60,35 77,05 2,4 184,92
4 200 79,93 95,07 4,42 420,20
5 180 83,77 107,20 1,93 206,89
6 160 93,61 119,33 1,91 227,92
7 140 106,51 136,64 1,07 113,96
8 125 122,21 154,36 0,85 131,20
9 sisa 620 0,34 210,8
44,64 3431,4
36
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
Contoh Perhitungan 1:
280
Ukuran 297 m memiliki Sn = 63
Ukuran 210 m memiliki Sn = 89
Interpolasi Sn
297 280
280 210=
63
89
17
70=
63
89
87 X = 5923
X = 68,08
Wn1 * Sn = 2,6* 68,08
= 177,008
Nomor Kehalusan Pasir Skala FN
= ( Wn )
Wn
= 3431,4
44,64=76,8686
Tabel 1.11 Data Perhitungan Spesimen 2
No Ukuran (m) Mesh Sn Wn2 (gr) (Wn2.Sn)
1 315 48,32 60,37 28,14 1698,81
2 280 52,95 68,08 3,38 230,11
3 250 60,35 77,05 3,2 246,56
4 200 79,93 95,07 5,85 556,15
5 180 83,77 107,20 2,37 254,062
6 160 93,61 119,33 2,99 356,79
7 140 106,51 136,64 1,26 172,16
8 125 122,21 154,36 1,63 251,60
9 Sisa 620 1,45 899
50,27 4665,242
37
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
Contoh Perhitungan 2 :
250
Ukuran 297 m memiliki Sn = 63
Ukuran 210 m memiliki Sn = 89
Interpolasi Sn
297 250
250 210=
63
89
47
40=
63
89
87 X =6703
X = 77,05
Wn2 * Sn = 3,2* 77,05
= 246,56
Nomor Kehalusan Pasir Skala FN
= ( Wn )
Wn=
4655,242
50,27= 92,803
Tabel 1.12 Data Perhitungan Spesimen 3
No Ukuran (m) Mesh Sn Wn3 (gr) (Wn3.Sn)
1 315 48,32 60.366 29,90 1804.943
2 280 52,95 68.08 3,59 244.4072
3 250 60,35 77.046 2,9 223.4334
4 200 79,93 95.066 4,54 431.5996
5 180 83,77 107.197 2,62 280.8561
6 160 93,61 119.328 1,07 127.681
7 140 106,51 136.636 1,37 187.1913
8 125 122,21 154.364 1,22 188.3241
9 sisa 620 1,09 675,8
48,3 4164,236
38
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
Contoh perhitungan 3 :
200
Ukuran 210m memiliki Sn = 89
Ukuran 149m memiliki Sn = 126
Interpolasi Sn
210 200
200 149=
89
126
10
51=
89
126
61X =5799
X = 95,066
Wn3 * Sn = 4,54* 95,066
= 431.5996
Nomor Kehalusan Pasir Skala FN
= ( Wn )
Wn=
4164,236
48,3= 86,216
2.) Skala AFS
Rumus yang digunakan untuk mencari nomor kehalusan pasir cetak adalah:
Dimana:
AFS number = Nomor kehalusan butir pasir standar AFS
W = Berat pasir pada ayakan ke-i
M = Faktor pelipat untuk ukuran butir ayakan ke-i
(Sumber : Buku Panduan Praktikum Pengecoran Logam ,2013)
Wi
MiWiAFSnumber
).(
39
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
Table 1.13 Data Perhitungan Spesimen 1
No Ukuran (m) US M Wn1 (gr) (Wn1.M)
1 315 48,32 38,32 29,12 1115,87
2 280 53,45 47,64 2,6 123,83
3 250 60,35 45,17 2,4 108,40
4 200 79,93 39,63 4,42 175,16
5 180 83,77 59,18 1,93 114,21
6 160 93,61 65,74 1,91 125,56
7 140 106,51 78,88 1,07 84,40
8 125 122,21 86,59 0,85 73,60
9 620 300 0,34 102
44,64 2023,03
Contoh Perhitungan 1 :
280
Ukuran 295 m memiliki US = 50 , M = 40
Ukuran 208 m memiliki US = 70 , M = 50
Interpolasi US
295 280
280 208=
50
70
15
72=
50
70
87 X = 4650
X = 53,448
Interpolasi M
70 53,448
53,448 50=
50
40
16,552
53,448=
50
40
70 X = 3334,469
X = 47,635
W1 * M = 2,6* 47,64
= 123,83
40
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
Nomor Kehalusan Pasir Skala AFS
= ( Wn )
Wn
= 2023,03
44,64= 45,318
Tabel 1.14 Data Perhitungan Spesimen 2
No Ukuran (m) US M Wn2 (gr) (Wn2.M)
1 315 48,32 38,32 28,14 1078.32
2 280 53,45 47,64 3,38 161.02
3 250 60,35 45,17 3,2 144.54
4 200 79,93 39,63 5,85 231.84
5 180 83,77 59,18 2,37 140.26
6 160 93,61 65,74 2,99 196.56
7 140 106,51 78,88 1,26 99.39
8 125 122,21 86,59 1,63 141.14
620 300 1,45 435
50,27 2628,08
Contoh Perhitungan 2:
250
Ukuran 295 m memiliki US = 50 , M = 40
Ukuran 208 m memiliki US = 70 , M = 50
Interpolasi US
295 250
250 208=
50
70
45
42=
50
70
87 X = 5250
X = 60,35
41
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
Interpolasi M
70 60,35
60,35 50=
50
40
10,35
10,35=
50
40
20,7 X = 931,5
X = 45,17
W2 * M = 3,2* 45,17
= 144.54
Nomor Kehalusan Pasir Skala AFS
= ( Wn )
Wn=
2628,08
50,27= 52,279
Tabel 1.15 Data Perhitungan Spesimen 3
No Ukuran(m) US M Wn3 (gr) (Wn3.M)
1 315 48,32 38,32 29,90 1145.768
2 280 53,45 47,64 3,59 171.0276
3 250 60,35 45,17 2,9 98.136
4 200 79,93 39,63 4,54 238.8948
5 180 83,77 59,18 2,62 155.0516
6 160 93,61 65,74 1,07 70.3418
7 140 106,51 78,88 1,37 102.5856
8 125 122,21 86,59 1,22 104.127
620 300 1,09 327
48,3 2393,81
Contoh Perhitungan3 :
315
Ukuran 414m memiliki US = 40 , M = 30
Ukuran 295m memiliki US = 50 , M = 40
Interpolasi US
50
40
295-315
315414
x
x
42
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
50
140
20
89
x
X
89x 4950 = 800 20x
119x = 5750
X = 48,319
Interpolasi M
30
40
40 - 48,319
319,4850
x
x
30
40
8,319
681,1
x
x
1,681x -50,43 = 332 8,319x
10x = 383,19
x = 38,32
M= 38,32
W3 * M = 29,90* 38,32
= 1145.768
Nomor Kehalusan Pasir Skala AFS
= ( Wn )
Wn
= 2393,81
48,3= 49,561
B. Perhitungan Data Hasil Pengujian
- Perhitungan Statistika Skala FN
Tabel 1.16 Rata-rata skala FN
No Spesimen Nomor Kehalusan FN ( X ) ( X - ) ( X - )2
1 1 76,8686 -8,4264 71,0042
2 2 92,803 7,508 56,370
3 3 86,216 0,921 0,8482
255,8878 2,6 128,2224
43
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
a. FN rata-rata
FN rata rata =
FN rata rata =255,8878
3
FN rata-rata = 85,295
b. Simpangan Baku ( )
= (xx)2
n1=
128,2224
2 = 8,0069
c. Simpangan Baku Rata-rata ()
=
=
8,0069
3= 4,622
d. Kesalahan Relatif (KR)
KR=
=
4,622
85,295= 0,0541
e. Dengan Mengambil Resiko Kesalahan
= KR x 100%
= 0.0541 x 100%
= 0,5%
f. Derajat Kebebasan (db) = n-1 = 3-1 = 2
g. Diambil = 5% sehingga untuk t (
2; db),
t (0,05
2; 2) = 4,303
h. Interval PendugaKesalahan Pasir Cetak
(t(/2 ; db)) (t(/2 ; db)) +
85,295 (4,303. 4,622) x 85,295 + (4,303. 4,622)
65,406 x 105,183
0,43
2
0,37
1
)( 2
n
XX
44
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
65,406 85,295 105,183
Dari grafik uji T diatas terlihat bahwa daerah tolak 65,406 atau
105,183 sedangkan daerah terimanya adalah 65,406 sampai 105,183 artinya
bahwa pada daerah tolak adalah daerah yang memiliki tingkat kesalahan,
sedangkan pada daerah terimanya yaitu 65,406 x 105,183 adalah daerah
tingkat kebenaran, maka nilai kadar pengikat rata-rata 85,295 masuk pada
daerah terima
Perhitungan Statistika Skala AFS
Tabel 1.17 Rata-rata skala AFS
No Spesimen AFS ( X ) ( X - X' ) ( X - X' )2
1 1 45,318 -3,734 13,942
2 2 52,279 3,227 10,413
3 3 49,561 0,509 0,259
147,158 0,002 24,614
a. AFS rata-rata ( X)
x = AFS
n=
147,158
3= 49,052
b. Simpangan Baku ( )
= (x x)2
n 1=
24,614
2 = 3,508
c. Simpangan Baku Rata-rata ()
=
=
3,508
3= 2,025
45
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
d. Kesalahan Relatif (KR)
KR =
=
2,025
49,052= 0.04
e. Dengan Mengambil ResikoKesalahan
= KR x 100%
= 0.04 x 100%
= 4%
f. Derajat Kebebasan (db) = n-1 = 3-1 = 2
g. Diambil = 5% sehingga untuk t (
2; db),
t (0,05
2; 2) = 4,303
h. Interval Penduga Kesalahan Pasir Cetak
(t(/2 ; db)) (t(/2 ; db)) +
49,052 (4,303. 2,025) x 49,052 + (4,303. 2,025)
40,338 x 57,76
40,338 49,052 57,76
Dari grafik uji T diatas terlihat bahwa daerah tolak 57,76atau
40,338 sedangkan daerah terimanya adalah 42.46 sampai 57,76 artinya bahwa
pada daerah tolak adalah daerah yang memiliki tingkat kesalahan, sedangkan
pada daerah terimanya yaitu 40,338 x 57,76 adalah daerah tingkat
kebenaran, maka nilai kadar pengikat rata-rata 49,052 masuk pada daerah
terima.
46
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
C. Pembahasan Data Hasil Perhitungan Distribusi Besar Butir Pasir Cetak
1.) Perhitungan FN
Pada data spesimen untuk nilai FN pada saat pengujian diperoleh data sebagai
berikut
Spesimen Nilai FN
I 76,8686
II 92,803
III 86,216
Dengan perhitungan statistika diperoleh resiko kesalahan 5% dan
derajat kebebasan 2 selain itu jugadiperoleh 65,406 < < 105,183 dimana
dengan derajat tingkat keyakinan 99% menujukkan bahwa data sampel
spesimen yang diperoleh dalam range tersebut
2.) Perhitungan AFS
Pada data nilai AFS dari hasil pengujian diperoleh data sebagai berikut
Spesimen Nilai AFS
I 45,318
II 52,279
III 49,561
Dengan perhitungan statistika diperoleh resiko kesalahan 5% dan
derajat kebebasan 2 selain itu juga diperoleh 40,338
47
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
1.3.5 Kesimpulan dan Saran
1.3.5.1 Kesimpulan
Nilai kehalusan butir standar FN
1. Spesimen 1 (FN = 76,868)
2. Spesimen 2 (FN = 92,803)
3. Spesimen 3 (FN = 86,216)
Nilai kehalusan butir standar AFS
1. Spesimen 1 (AFS = 45,318)
2. Spesimen 2 (AFS = 52,279)
3. Spesimen 3 (AFS = 49,561)
Ketiga spesimen memenuhi standar nomor kehalusan butir berdasarkan AFS
Standar (40 220). ( Richard W. H, Principle of metal casting, hal : 103 )
1.3.5.2 Saran
1. Untuk praktikan selanjutnya sebaiknya menggunakan berbagai macam bentuk butir
pasir cetak.
2. Saat menimbang pasir cetak dari mesin rotap harus lebih teliti agar tidak terjadi
kesalahan.
3. Asisten memperhatikan cara kerja praktikan agar tidak terjadi kesalahan
pengambilan data.
48
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
PL II
PENGUJIAN KARAKTERISTIK PASIR CETAK
2.1. Tujuan Pengujian Karakteristik Pasir Cetak
1. Agar praktikan mengetahui cara menguji karakteristik pasir cetak.
2. Agar praktikan mengetahui factor-faktor yang mempengaruhi karakteristik
pasir cetak.
3. Agar praktikan mengetahui macam-macam karakteristik pasir cetak.
4. Agar praktikan mampu menganalisis karakteristikpasir cetak.
2.2 Dasar Teori
2.2.1 Definisi Karakteristik Pasir Cetak
Pasir cetak adalah suatu faktor yang digunakan dalamproses pengeoran
logam dimana pada butir-butir itu mempunyai kemampuan untuk mengalirkan
fluida udara pada daerah celah butir pasir. Dengan kemampuan seperti itu dapat
mengurangi atau menghindari cacat saat penuangan logam cair
2.2.1.1 Permeabilitas
Permeabilitas adalah kemampuan dari cetakan untuk melepaskan udara dari
dalam cetakan atau yang terlarut dalam logam cair, sehingga cacat penuangan
akibat gas dapat dikurangi atau dihindari. Jika dnyatakan dengan permeabilitas
yaitu kemampuan suatu pasir cetak pada konsisi tertentu untuk dialiri fluida udara
dengan volume tertentu tiap tekanan dan luas penampang dalam waktu tertentu.
Permeabilitas dapat dirumuskan sebagai berikut
=.
. .
Dimana:
P : Permeabilitas (ml/cm2 . menit)
V :Volume udara yang lewat melalui spesimen (ml)
H :Tinggispesimen (cm)
P : Tekanan fluida yang mengalir (cm.ka)
A :Luas penampang (cm2)
T : Waktu yang diperlukan untuk mengalirkan 2000 cm3 udara (menit)
(Heine, 1976 : 96)
49
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
Macam-macam permeabilitas
a. Base permeability : permeabilitas pada pasir cetak yang telah diberi perlakuan
seperti penambahan kadar air yang telah ditentukan
b. Green Permeability : permeabilitas pasir cetak yang belum diberi perlakuan
sama sekali
c. Dry Permeability : permeabilitas pasir cetak setelah diberi perlakuan panas
antara 1000-1100C
d. Baked Permeability : Permeabilitas pasir cetak setelah diperlakukan panas
lebih dari 1100C
2.2.2 Kekuatan
Kekuatan adalah kemampuan suatu bahan untuk menahan beban baik dinamis
atau statis yang menyebabkan gaya tekan, tarik dan geser hingga mencapai titik
dimana tepat sebelum patah.
Jika pada pasir cetak maka dapat didefinisikan kemampuan pasir cetak untuk
berikatan satu sama lain untuk menahan gaya tekan, tarik , dan geser pada proses
pembuatan cetakan pasir maupun penuangan logam cair. Macam-macam kekuatan
berdasarkan gaya yang terjadi:
1. Kekuatan tekan
Kemampuan pasir cetak dalam menahan gaya tekan hingga tekanan
maksimumnya per satuan luas penampangnya.
a. Kekuatan Bekan Basah
Kekuatan yang terdapat pada pasir cetak setelah pasir cetak
tersebut dicampur dengan air dan dalam pasir cetak tersebut masih
terdapat air bebas. Kekuatan basah dipengaruhi oleh kadar air dan
bentonit standar kekuatan tekan basah 5-22 Psi (Principle Of Metal
Casting : 95)
b. Kekuatan Tekan Kering
Kekuatan yang terdapat dalam pasir cetak setelah air bebas yang terdapat
dalam pasir cetak telah habis. Pasir tersebut memiliki kekuatan untuk
menahan erosi dan kekuatan statis. Kekuatan ini dipengaruhi oleh kadar
air dan bentonit. Standar kekuatan tekan kering 20-250 Psi (Principle of
Metal Casting : 95)
50
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
2. Kekuatan tarik
Kemampuan pasir cetak menerima beban tarik per satuan luas
penampang. Biasanya terjadi penyusutann logam cair yang berubah fasa.
Standar kekuatan tarik adalah 1-6 Psi (Principle Of Metal Casting : 96)
3. Kekuatan geser
Kemampuan pasir cetak menahan gaya geser per satuan luas
spesimen.beban geser yang terjadi pada saat memerlukan pengikat yang
sedikit dan didistribusikan tegangannya merata dengan konsentrasi yang kecil
1,5-7 Psi (Principle Of Metal Casting : 95).
2.2.3 Faktor Faktor yang Mempengaruhi Karakeristik Pasir Cetak
1. Bentuk butir pasir cetak
Dari bentuk butirannya, butir pasir dibagi menjadi 4 yaitu butir pasir bulat,
butir pasir sebagian bersudut, butir pasir bersudut, dan butir pasir compound.
Gambar 2.1 : bentuk butir-butir pasir cetak
Sumber : Surdia dan Chijiwa, 1996:110
a. Butir Pasir Bulat
Memiliki permeabilitas tinggi karena rongga udara antar butiran besar,
namun memiliki kekuatan yang rendah karena bidang kontak antar butir kecil.
b. Butir Pasir Sebagian bersudut
Memiliki permeabilitas lebih rendah dibanding butir bulat karena rongga
udara antar butir lebih sempit, namun memiliki kekuatan yang lebih tinggi
daripada butir pasir bulat karena luas bidang kontaknya lebih besar.
c. Butir pasir bersudut
Memiliki permeabilitas lebih rendah dibanding butir sebagian bersudut
karena rongga udara antar butirnya lebih sempit, namun memiliki kekuatan
yang lebih tinggi daripada butir pasir bulat dan sebagian bersudut karena luas
bidang kontaknya lebih besar
51
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
d. Butir pasir kristal
Memiliki permeabilitas paling rendah karena rongga udara antar
butirnya paling sempit, namun memiliki kekuatan paling besar daripada butir
pasir yang lain karena luas bidang kontaknya paling besar.
2. Kadar air
a. Pengaruh kadar air terhadap permeabilitas
Kadar air standar adalah 1,5 8% tergantung dari cetakan dan logam
cair yang akan dituang. Permeabilitas pasir cetak akan meningkat seiring
dengan penambahan air. Ketika kadar air ditambah, dan kar bentonitnya tetap
maka permeabilitasnya meningkat. Hal ini dikarenakan ketika penambahan
air, bentonit mulai teraktivasi hingga titik maksimum dimana
permeabilitasnya optimum. Namun saat kadar air terus menerus ditambah
permeabilitasnya menurun, karena air menjadi air bebas dan akan mengisi
celah antar butiran dan menyebabkan rongga antar butiran tertutup sehingga
fluida akan sulit mengalir keluar dari pasir cetak saat penuangan logam cair.
b. Pengaruh kadar air terhadap kekuatan
Apabila kadar air bertambah dan kadar bentonit tetap, kekuatan tekan
basah akan meningkat karena bentonit akan teraktivasi semua namun hal ini
berlawanan dengan pengaruhnya terhadap kekuatan kering. Pada kekuatan
kering kering seiring bertambahnya air maka bentonit semakin encer, hal ini
memudahkan bentonit mengisi celah butiran yang lebih kecil sehingga ketika
air bebas mengalir(menguap), kekuatan tekan keringnya bertambah.
Gambar 2.2 : Grafik pengaruh kadar air
Sumber : Surdia dan Chijiwa, 1996:109
52
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
3. Kadar Pengikat
a. Pengaruh kadar bentonit terhadap permeabilitas
Semakin tinggi kadar bentonit dan kadar air tetap, maka permeabilitas
menurun, karena semakin tinggi kadar bentonit, ikatan antar butir makin kuat
dan rongga yang seharusnya terbentuk akan terisi bentonit yang tidak
teraktivasi sehingga permeabilitasnya menurun.
b. Pengaruh kadar bentonit terhadap kekuatan
Pada grafik di bawah ini diasumsikan air telah teraktivasi pengikat 10
% maka pasir akan terikat sempurna, tetapi apabila jumlah pengikat melebihi
10 %, kekuatan akan konstan karena pengikat telah mengikat keseluruhan
pasir.Pada kondisi tersebut, bentonit yang ditambahkan tidak mengikat pasir,
tetapi hanya diikat bentonit yang sudah teraktivasi.
Gambar 2.3 : Grafik pengaruh pengikat terhadap
kekuatan
Sumber : Heine, 1948:109
4. Distribusi
Suatu cara untuk menyatakan ukuran besarnya butir pasir ditunjukkan
dengan GFN (Grain Finess Number) merupakan ukuran kehalusan rata-rata butir
pasir. Makin tinggi angkanya, maka pasir semakin halus dan permeabilitasnya
semakin rendah.
Pada umumnya pasir tidak terdiri dari butiran-butiran dengan ukuran yang
sama. Untuk mengetahui distribusi dari pasir-pasir yang mempunyai besar butir
yang berbeda-beda, maka dilakukan analisa ayak. Distribusi ukuran besar pasir
dapat dibagi dalam empat jenis :
a. Distribusi ukuran butir sempit, artinya susunan butir hanya terdiri dari kurang
lebih dua fraksi saja.
53
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
b. Distribusi ukuran butir sangat sempit, 90% dari ukuran besar butir terdiri satu
fraksi.
c. Distribusi ukuran butir lebar, artinya susunan ukuran butir terdiri kurang lebih
tiga fraksi.
d. Distribusi ukuran butir sangat lebar, susunan ukuran butir terdiri dari lebih dari
tiga fraksi.
Distribusi butir sempit akan memberikan permeabilitas yang tinggi, dan
sebaliknya. Distribusi juga berpengaruh pada kekuatan cetakan. Distribusi ukuran
butir lebar akan memberikan kekuatan yang tinggi.
5.Pemadatan
Semakin banyak penekanan saat kita membuat cetakan pasir maka dapat
menyebabkan jarak antar butir menjadi rapat dan padat.Hal ini dapat menurunkan
permeabilitasnya, pemadatan juga mengakibatkan kekuatannya meningkat. Hal
ini ditunjukkan dengan terjadinya penyempitan celah antar butir sehinggadaya
ikat dan gaya tarik menarik antar butir semakin tinggi, sehingga kekuatan pasir
cetak semakin meningkat akibat bidang kontaknya juga semakin besar.
2.2.4 Pengaruh Karakteristik Pasir Cetak terhadap Hasil Coran
1. Pengaruh permeabilitas terhadap hasil coran
Jika permeabilitas pasir cetak rendah, maka akan mengakibatkan udara
sulit keluar melalui celah-celah antar butir pasir cetak pada saat proses
penuangan logam cair. Udara yang terjebak dalam logam cair akan
menyebabkan cacat porositas pada logam setelah pendinginan. Namun apabila
permeabilitas terlalu tinggi, udara dengan mudah keluar lewat celah butiran,
namun logam cair bisa masuk ke sela-sela antar butiran pasir cetak sehingga
mengakibatkan hasil coran yang kasar permukaannya (metal penetration). Jadi
permeabilitas yang paling baik dari pasir cetak adalah permeabilitas yang tidak
terlalu rendah dan tidak terlalu tinggi, sesuai standar yang ditentukan.
2. Pengaruh kekuatan pasir cetak terhadap hasil coran
a. Pengaruh kekuatan tekan
Apabila kekuatan tekan kurang akibatpasir cetak yang mempunyai
rongga yang besar, maka cacat yang terjadi yaitu metal penetration karena
logam cair masuk ke sela-sela rongga tersebut. Dan apabila kekuatan
tekannya terlalu tinggi, aliran coran akan terjadi turbulensi saat penuangan
54
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
yang mengakibatkan porositas akibat adanya udara yang terperangkap saat
proses solidifikasi terjadi.
b. Pengaruh kekuatan geser
Apabila kekuatan geser rendah, maka saat dilakukan penuangan logam
cair, permukaan saluran yang memiliki kekuatan geser rendah akan ikut
terbawa aliran logam cair, yang bisa disebut cacat dirt. Dan apabila kekuatan
geser tinggi, maka kualitas hasil coran semakin bagus karena pasir cetak tidak
terbawa coran saat proses penuangan logam berlangsung.
c. Pengaruh kekuatan tarik
Pada proses pendinginan logam akan menyusut dari dimensinya jika
kekuatan tarik rendah maka pasir cetak akan ikut tertarik logam sehingga
menyebabkan cacat dirt. Namun apabila kekuatan tarik tinggi, maka akan
terjadi cacat retak (scab) karena pasir cetak tidak tertarik pada proses
penyusutan logam.
2.3 Pelaksanaan Pengujian
2.3.1 Pengujian Permeabilitas Pasir Cetak
2.3.1.1 Alat dan Bahan
1. Stop watch
Alat ini digunakan untuk mengukur waktu sampai 2000 cc udara.
Gambar 2.4 : Stopwatch
Sumber : Onlinelearns (2015)
2. Sand Rammer
Alat ini digunakan untuk menumbuk pasir cetak menjadi bentuk
spesimen yang dikehendaki yaitu panjang 5 cm dan diameter 5 cm ( luas
penampang = 19,625 cm2 ).
Tipe : POU
Merk : George Fisher
55
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
Fabr : 2054
Buatan : Jerman Barat
Gambar 2.5 : Sand Rammer
Sumber : Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan
Mesin Fakultas Teknik Universitas
Brawijaya
3. Permeabilitas meter
Alat ini digunakan untuk mengetahui seberapa besar angka permeabilitas
dari pasir cetak yang diuji.
Spesifikasi alat :
Tipe : POU
Buatan : Jerman Barat
Fabr : 1725
Gambar 2.6 : Permeabilitas Meter
Sumber : Laboratorium Pengecoran Logam
Jurusan Mesin Fakultas Teknik
Universitas Brawijaya
56
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
5. Timbangan elektrik
Alat ini digunakan untuk menimbang bahan dan berat spesimen yang
akan digunakan dalam pengujian.
Gambar 2.7 : Timbangan Elektrik
Sumber : Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan
Mesin Fakultas Teknik Universitas
Brawijaya
Bahan yang digunakan adalah pasir cetak dengan komposisi:
1. Pasir silika : 88 %
2. Bentonit : 8 %
3. Air : 4 %
2.3.1.2 Urutan Kerja Pengujian
1. Panaskan pasir cetak selama 60 menit dengan temperatur 110o C
2. Siapkan 150 gr pasir cetak untuk pengujian ini dengan menggunakan sand
rammer.
3. Buka pelindung orifice dan pilihlah salah satu posisi penunjuk skala yang
akan digunakan.
4. Tanda biru untuk skalaP = 0 50
5. Tanda merah untuk skala P = 0 500
a. Skala P dibaca dari skala merah bagian luar dari pengukuran tekanan.
b. Skala paling dalam menunjukkan tekanan dinamis antara orifice dan
spesimen dalam mm kolom air.
57
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
6. Memutar kran pada posisi B dan angkat tabung udara ke atas secara perlahan
lahan hingga angka nol terlihat tepat pada batas tabung bawah lalu kunci
pada posisi E.
7. Letakkan tabung spesimen berikut spesimen di dalamnya pada orifice.
8. Putar kran pada posisi A bersamaan mulai menghitung waktu dengan
stopwatch saat udara dialirkan ke spesimen pasir cetak. Hal ini ditandai
dengan tabung udara mulai turun ke bawah.
9. Catat besar P spesimen pasir cetak dengan tekanan yang terbaca pada skala
permeabilitas meter saat 1000 cc udara yang sudah terlewatkan.
10. Catat waktu yang dibutuhkan untuk mengalirkan udara sebanyak 2000 cc
melalui tabung spesimen pasir cetak yang diuji.
11. Ulangi langkah 1 8 sampai spesimen 3 serta catat data p (tekanan).
2.3.2 Pengujian Kekuatan Pasir Cetak
2.3.2 Alat Dan Bahan Yang Digunakan
Alat-alat yang digunakan dalam pengujian kekuatan pasir cetak, adalah sebagai
berikut:
1. Universal strength machine
Alat ini digunakan untuk mengujia kekuatan pasir cetak.
Spesifikasi alat:
Merk : George Fischer
Buatan : Jerman Barat
Gambar 2.8 : Universal Strength Machine
Sumber : Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin
Fakultas Teknik Universitas Brawijaya
58
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
Keterangan Gambar :
1. Main Piston
2. Low Presure Gauge
3. Pressure Piston Hydraulic Press Hand Operated
4. Handwheel
5. Throtle Reflek Valve
6. Plug in Coupling
7. Compresion Insert
8. Locking Plug
2. Kepala penekan untuk uji kekuatan tekan
Gambar 2.9 : Kepala penekan uji kekuatan tekan
Sumber : Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan
Mesin Fakultas Teknik Universitas
Brawijaya
59
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
3. Kepala penekan untuk uji kekuatan geser
Gambar 2.10 : Kepala penekan uji kekuatan geser
Sumber : Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan
Mesin Fakultas Teknik Universitas
Brawijaya
4. Kepala penekan untuk uji kekuatan tarik
Gambar 2.11 : Kepala penekan uji kekuatan tarik
Sumber : Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin
Fakultas Teknik Universitas Brawijaya
5. Sand Rammer
Alat ini digunakan untuk menumbuk pasir cetak menjadi bentuk spesimen
yang dikehendaki yaitu panjang 5 cm dan diameter 5 cm ( luas penampang =
19,625 cm2).
Tipe : POU
Merk : George Fisher
Fabr : 2054
Buatan : Jerman Barat
60
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
Gambar 2.12 : Sand Rammer
Sumber : Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan
Mesin Fakultas Teknik Universitas
Brawijaya
6. Timbangan elektrik
Alat ini digunakan untuk menimbang bahan dan berat spesimen yang akan
digunakan dalam pengujian.
Gambar 2.15 : Timbangan Elektrik
Sumber : Laboratorium Pengecoran Logam
Jurusan Mesin Fakultas Teknik
Universitas Brawijaya
7. Cetakan spesimen
Alat ini digunakan untuk membuat spesimen uji geser.Bahan yang
digunakan adalah pasir cetak dengan komposisi
- Pasir silika : 89 %
- Bentonit : 8 %
- Air : 4 %
61
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
2.3.2.2 Urutan Kerja Pengujian
Urutan Kerja pengujian kekuatan tekan
a. Langkah pengujian tanpa perlakuan panas
1. Ambil campuran pasir cetak seberat 100 gram, lalu buat spesimen uji
tekan dengan menggunakan sand rammer (spesimen sebanyak 5 buah).
2. Pasang kepala uji tekan pasir cetak pada alat uji kekuatan pasir cetak.
3. Letakkan spesimen pada kepala uji tekan pasir cetak secara hati-hati
jangan sampai rusak.
4. Putar handwheel secara terus-menerus dengan putaran konstan dan
perlahan-lahan hingga hancur.
5. Baca dan catat besar kekuatan tekan pasir cetak tersebut (lengkap
demngan satuannya) pada skala paling lauar yang terdapat pada alat
uji tekan pasir cetak.
6. Lakukan langkah 1-5 untuk spesimen berikutnya.
b. Langkah pengujian dengan perlakukan panas.
Langkah pengujian sama dengan tanpa perlakuan panas, hanya setelah
pasir cetak dibuat spesimen uji tekan, dilakukan pemanasan dalam dapur
pemanas dengan suhu 110 C selam 1 jam.
Urutan Kerja Pengujian Kekuatan Geser
a. Langkah-langkah Pengujian tanpa perlakuan panas
1. Ambil campuran pasir cetak seberat 150 gram, kemudian buat
spesimen uji geser dengan sand rammer (spesimen sebanyak 5 buah).
2. Pasang kepala uji geser pasir cetak pada lat uji kekuatan geser pasir
cetak.
3. Letakkan spesimen pada kepala uji geser secara hati-hati jangan
sampai spesimen rusak.
4. Putar handwheel secara terus-menerus dengan putaran konstan dan
perlahan-lahan hingga spesimen hancur.
5. Baca dan catat besar kekuatan tekan pasir cetak tersebut pada skala
yang di tengah pada alat uji geser tersebut.
6. Lakukakn langkah 1-5 untuk spesimen berikutnya.
62
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
b. Langkah pengujian dengan perlakuan panas.
Langkah pengujian sama dengan tanpa perlakuan, hanya setelah pasir
cetak dibentuk speciomen uji geser, dilakukan pemanasan dalam dapur
pemanasan dengan suhu 110 C selam 1 jam.
UrutanKerja Pengujian Kekuatan Tarik pasir Cetak
a. Langkah-langkah pengujian tanpa perlakuan panas
1. Ambil campuran pasir cetak seberat 150 gram, lalu buat spesimen uji
tarik dengan menggunakan sand rammer (spesimen sebanyak 5 buah).
2. Pasang kepala uji tarik pasir cetak pada alat uji kekuatan pasir cetak
3. Letakkan spesimen pada kepala uji tekan pasir cetak secara hati-hati
jangan sampai rusak.
4. Putar handwheel secara terus-menerus dengan putaran konstan dan
perlahan-lahan hingga spesimen hancur.
5. Baca dan catat besar kekuatan tarik pasir cetak tersebut (lengkap
demngan satuannya) pada skala paling dalam yang terdapat pada alat
uji tarik pasir cetak.
6. Lakukan langkah 1-5 untuk spesimen berikutnya.
b. Langkah pengujian dengan perlakuan panas.
Langkah pengujian sama dengan tanpa perlakuan, hanya setelah pasir
cetak dibentuk spesimen uji tarik, dilakukan pemanasan dalam dapur
pemanasan dengan suhu 110 C selama 1 jam.
2.4 Pengolahan Data dan Pembahasan
2.4.1 Pengolahan Data dan Pembahasan Permeabilitas
2.4.1.1 Data Hasil Pengujian
Tabel 2.1 Data hasil pengujian permeabilitas
No Tekanan
(cm.ka)
Waktu
(menit)
Panjang
(mm)
Permeabilitas
(ml/cm2.menit)
1 38 0,57 49 210
63
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
2.4.1.2 Perhitungan Data Hasil Pengujian
Perhitungan Permeabilitas
tA
HVP
=2000 49
38. 19,6252 0,57
P = 230,55 ml/cm2.menit
2.4.1.3 Pembahasan Data Hasil Pengujian Permeabilitas
Gambar 2.14 : Pengaruh air dan bentonit pada pasir diikat
bentonit
Sumber : Surdia dan Chijiwa,1996:109
Dari grafik di atas dapat disimpulkan bahwa permeabilitas pasir cetak akan
meningkat seiring penambahan kadar air. Ketika kadar air bertambah, maka
permeabilitas pasir cetak meningkat. Hal ini dikarenakan ketika kadar air
ditambah bentonit mulai teraktifasi hingga titik optimum dimana
permeabilitasnya juga optimum. Namun saat kadar air ditambah terus,
permeabilitasnya cenderung menurun.
Dari hasil pengujian di dapat permeabilitas 210 ml/cm2.menit, hal ini
menunjukkan bahwa pasir cetak dalam tabung mampu mengalirkan 210
ml/cm2.menit udara tiap satuan luas penampang. Dari grafik secara teoritis pasir
cetak dengan kadar bentonit 8% dan kadar air 4% permeabilitasnya mendekati
150 ml/cm2.menit, sehingga hasil uji telah melebihi hasil teoritisnya, hal ini
disebabkan oleh beberapa faktor. Pengadukan pasir cetak yang kurang merata
64
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
akan menyebabkan permeabilitas cenderung meningkat karena adanya rongga-
rongga pada pasir cetak. Penyebab lainnya adalah distribusi besar butir pasir cetak
yang mana persebaran butir pasir tidak merata sehingga menyisakan rongga yang
akan mudah dilalui udara.
2.4.1.4 Grafik Pengaruh Kadar Air dan Kadar Pengikat terhadap Permeabilitas
Data Antar Kelompok
Tabel 2.2 Data pengujian permeabilitas antar kelompok
Kelompok Kadar Air Kadar Pengikat Permeabilitas
1 3 6 240
8 4 6 210
6 5 6 270
Lab 3 8 190
4 4 8 210
9 5 8 210
Gambar 2.15 Grafik pengaruh kadar air dan kadar pengikat terhadap
permeabilitas data antar kelompok
Pada data dan grafik diatas dapat kita dilihat bahwa pada kadar pengikat
8% dan 6% permeabilitasnya cenderung meningkat seiring penambahan kadar
air dari 3% hingga 5%. Pernyataan tersebut tidak sesuai dengan dasar teori pada
grafik pengaruh kadar air dan kadar pengikat. Penyimpangan ini dapat
disebabkan oleh proses pencampuran pasir, air, dan pengikat yang kurang
sempurna dapat mengurangi ikatan antar butir pasir dan menyebabkan adanya
celah yang terbentuk.
0
50
100
150
200
250
300
0 2 4 6
Per
mea
bili
tas
(ml/
cm2
.men
it)
Kadar Air (%)
Kadar Bentonite 6%
Kadar Bentonite 8%
65
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
2.4.2 Pengolahan Data dan Pembahasan Kekuatan
2.4.2.1 Data Hasil Pengujian
1. Kekuatan Tekan
Tabel 2.3 Data hasil pengujian kekuatan tekan basah
No Kekuatan
Tekan x-x (x-x)2
1 7,5 0,133 0,018
2 7,2 -0,167 0,028
3 7,4 0,033 0,001
22,1 0,047
Tabel 2.4 Data hasil pengujian kekuatan tekan kering
No Kekuatan Tekan x-x (x-x)2
1 16,5 1800 3240
2 12,7 -2000 4000
3 14,9 0,2 0,04
44,1 7,28
2. Kekuatan Geser
Tabel 2.5 Data hasil pengujian kekuatan geser basah
No Kekuatan Geser x-x (x-x)2
1 4,9 0.9 0,81
2 3,6 -0,4 0,16
3 3,5 -0,5 0,25
12 1,22
Tabel 2.6 Data hasil pengujian kekuatan geser kering
No Kekuatan Geser x-x (x-x)2
1 4,3 -0,467 0,218
2 5,8 1,033 1,068
3 4,2 -0,567 0,321
14,3 1,61
66
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
3. Kekuatan Tarik
Tabel 2.7 Data hasil pengujian kekuatan tarik basah
No Kekuatan Tarik x-x (x-x)2
1 0,6 -0,067 0,004
2 0,6 0,033 0,001
3 0,6 0,033 0,001
2 0,006
Tabel 2.8 Data hasil pengujian kekuatan tarik kering
No Kekuatan Tarik x-x (x-x)2
1 0,8 0,1 0,01
2 0,7 0,0 0,0
3 0,6 -0,1 0,01
2,1 0,02
2.4.2.2 Perhitungan Data Hasil Pengujian Kekuatan
1. Kekuatan tekan
a. Kekuatan tekan basah
Kekuatan rata-rata
n
XX
3
9.31X
X 10.63
Simpangan baku
1-n
X-X
2
1-3
247,0
= 0,35
Simpangan baku rata-rata
n
67
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
3
0,35
202,0
Kesalahan relatif
X
KR
10.63
202,0KR
KR = 0,02
5%
db = n 1
= 3 1 = 2
4.303db;2
t
Interval
db;
2
txxdb;
2
tx
0,175303.463.10x175,04.30363.10
9.877 < x < 11.383
b. Kekuatan tekan kering
Kekuatan rata-rata
n
XX
3
9.41X = 13.97
Simpangan baku
1-n
X-X
2
1-3
207.3
= 1.26
Simpangan baku rata-rata
n
68
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
3
1.26
73.0
Kesalahan relatif
X
KR
13.97
73.0KR
KR = 0.52
5%
db = n 1
= 3 1 = 2
4.303db;2
t
Interval
db;
2
txxdb;
2
tx
0,42303.497.13x0.42303.497.13
12.16 < x < 15.78
Uji T
- Tingkat kesalahan () = 5%
- Derajat kebebasan (db) = (n1 + n2) 2 = 4
- Dari tabel uji t didapat,
db;
2
t 4.303
- Hipotesa :
1. Daerah terima, H0 = 1 = 2
2. Daerah tolak, H1 = 1 2
2nn
n1
n11n1n
xxt
21
21
2
22
2
11
21hitung
233
31
311.261335,013
97.1363.10t
22hitung
69
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
thitung = -4.34
-2.776 2.776
Dari gambar diatas dapat diambil keputusan H1 tidak diterima karena
nilai uji T terletak di luar wilayah kritis (kurang dari -2.776) yang artinya
terjadi perbedaan antara kekuatan tekan tanpa perlakuan panas dengan
kekuatan tekan dengan perlakuan panas.
2. Kekuatan geser
a. Kekuatan geser basah
Kekuatan rata-rata
n
XX
3
9.12X
X 4.30
Simpangan baku
1-n
X-X
2
= 0
Simpangan baku rata-rata
n
3
0
0
1-3
0
70
Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin Universitas Brawijaya
Kesalahan relatif
Recommended