4. Laporan PL01 Kelompok 2

1

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

Tujuan yang hendak dicapai dari pengujian ini adalah:

1. Praktikan mengetahui dan memahami persentase kadar air pasir cetak.

2. Praktikan mengetahui laju penguapan air dalam pasir cetak.

3. Praktikan mengetahui penguapan air rata-rata dari pasir cetak.

1.1.2 Dasar Teori

1.1.2.1 Definisi Dan Fungsi Kadar Air

A. Definisi

Kadar air merupakan jumlah air yang terkandung di dalam pasir cetak

dan dinyatakan dalam prosentase pasir cetak (%). Standar kadar air yaitu

berkisar 1,5% - 8%.

Kadar air (%) ∶ Berat awal − Berat akhir

Berat awal × 100%

Keterangan:

Kadar air (%) : Jumlah air yang teruapkan di dalam pasir cetak yang dinyatakan

dalam presentase

Berat awal : Berat pasir cetak (basah) sebelum dipanaskan dengan

moisture analyzer terdiri dari pasir, air dan bentonit (gram)

Berat akhir : Berat pasir cetak (kering) sesudah dipanaskan dengan

moisture analyzer (gram)

Sumber : Surdia & Chijiiwa, 1996; 118

B. Fungsi Kadar Air

Fungsi kadar air adalah sebagai aktivator yaitu air befungsi sebagai

aktivator daya ikat bentonit, sehingga dapat digunakan untuk mengikat pasir

cetak.

Jadi dapat disimpulkan bahwa fungsi dari air pada pasir cetak ialah

mengaktifkan daya ikat bentonit sehingga dapat digunakan untuk mengikat

pasir cetak. Akan tetapi kadar air sebagai aktifator harus pada titik optimum

2



(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 :

a. Air Terikat

Air terikat adalah air yang mengaktifasi pengikat sehingga dapat

mengikat antar butir pasir.

b. Air Bebas

Air bebas adalah air yang kehilangan fungsinya sebagai pengaktifasi

perekat dan akhirnya masuk ke dalam celah-celah antar butiran pasir, sehingga

tidak bisa mengikat antar 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 ,1996 ;112

Pada gambar 1.1 grafik pengaruh kadar air dan bentonit pada pasir cetak

dapat dilihat bahwa pada kondisi kadar air yang 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 air bebas yang

3



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 yang meningkat dan

kadar bentonit yang tetap, maka permeabilitasnya akan meningkat sampai titik

maksimum, setelah itu permeabilitas akan cenderung menurun seiring kadar

air.

1.1.2.4 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Penguapan Kadar 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 shu yang dibutuhkan untuk

menguapkan air pada pasir cetak, jika temperatur pemanasan semakin tinggi

maka penguapan yang terjadi akan semakin besar, ini disebabkan oleh

kecenderungan air untuk mengubah fase air menjadi fase gas.

3. Luas penampang permukaan butir

Bila luas penampang permukaan butir dari pasir cetak semakin besar,

maka penguapan semakin cepat.

4. Ukuran dan dimensi butir

Semakin besar ukuran pasir, celah antar butir akan semakin besar,

sehingga uap air akan mudah keluar saat pemanasan, sehingga laju

penguapannya tinggi dan bila butir pasir homogen, air akan lebih cepat

menguap dibanding butir pasir homogen, karena rongga antar butir yang

terbentuk lebih besar sehingga laju penguapannya lebih tinggi.

4



5. Kelembaban Udara

Tingkat kelembapan udara juga berpengaruh terhadap pengujian kadar

air pasir cetak, karena pada saat pengujian dapat dipastikan terdapat udara

didalam alat moisture analyser yang dipanaskan. Semakin tinggi kelembapan

udara, semakin banyak uap air yang terkandung didalam udara lingkungan,

sehingga banyak uap air yang dipanaskan.

6. Tekanan Udara

Semakin tinggi tekanan udara maka molekul udara disekitarnya lebih

lambat, sehingga laju penguapannya lebih cepat.

1.1.3 Pelaksanaan Pengujian

1.1.3.1 Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan adalah

1. Moisture Analyzer

Alat ini digunakan untuk mengetahui jumlah kadar air yang

terkandung didalam pasir cetrak, berikut spesifikasi dari Moisture Analyzer

yang digunakan

Merk : Saitorius

Model : MA 30

Arus : 3,3 A / 1,6 A

Frekuensi : 50-60 Hz

Gambar 1.2. Moisture Analyzer

Sumber : Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Teknik

Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

5



2. Cawan

Alat ini digunakan sebagi wadah spesimen pasir cetak yang akan

digunakan

Gambar 1.3. Cawan



3. Timbangan Elektrik

Alat ini digunakan untuk mengukur berat pasir cetak sebelum dan

sesudah diukur kadar airnya , Berikut spesifikasinya :

Merk : Melter

Type : PJ 3000

Frekuensi : 50-60 Hz

Voltax : 100-120 V 80 mA /200-240 V 45 mA

Gambar 1.4. Timbangan Elektrik

Sumber : Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan

Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Brawijaya

6



1.1.3.2 Urutan Kerja Pengujian

Urutan kerja dalam pengujian ini adalah :

1. Ambil pasir cetak kemudian timbanglah seberat 25 gram sebanyak 3 buah

sebagai spesimen.

2. Nyalakan Moisture Analyzer dengan menekan tombol ON/OFF sampai

terdengar bunyi alarm.

3. Masukkan cawan pertama ke dalam alat penentu kelembapan kemudian

panaskan pada suhu 110oC selama 10 menit.

4. Mengatur temperatur dengan menekan tombol F1 dan tekan F1 kembali untuk

menaikkan suhu sampai 110oC 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. Tekan ENTER untuk menghilangkan TAR lalu letakkan specimen di dalam

cawan.

7. Tutup penutup Moisture Analyzer lalu tekan ENTER untuk mengeksekusi.

8. Catat kandungan kadar air yang terbaca pada alat pengukur tiap menitnya.

9. Setelah terdengar bunyi alarm, ukurlah berat akhir pasir cetak setelah

dikeringkan dengan menekan tombol CF.

10. Ulangi 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 Spesimen

(gram)

Berat Akhir Spesimen

(gram)

Kadar Air

(%)(X)

1 28,8 25,807 11,598

2 26,35 24,999 5,404

3 25,088 23,896 4,988

∑ 80,238 74,702 21,990

7



Kadar air (%) = 100%AwalBerat

AkhirBerat -AwalBerat

Kadar air (spesimen 1) = 11,598%100%28,8

25,807-28,8


24,999-26,35


23,896-25,088

Tabel 1.2 Hasil Perhitungan

No. Berat Spesimen

Kadar Air (%) (x) (x-�̅�) (x-�̅�)2 Awal Akhir

1 28,8 25,807 11,598 4,268 18,212

2 26,35 24,999 5,404 -1,926 3,709

3 25,088 23,896 4,988 -2,342 5,484

∑ 80,238 74,702 21,990 0,00 27,405

Kadar air rata-rata = n

AirKadar Jumlah

Kadar air rata-rata =3

21,990

Kadar air rata-rata = 7,33 %

8



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 0,03 0,25 0,88 1,93 3,13 4,15 4,84 5,22 5,44 5,55

2 0,34 1,30 2,73 3,86 4,46 4,76 4,89 4,94 5,03 5,08

3 0,37 1,39 2,86 3,67 4,25 4,54 4,65 4,65 4,69 4,70

Jumlah 0,74 2,94 6,47 9,46 11,84 13,45 14,38 14,81 15,16 15,33

Penguapan

Rata-Rata 0,25 0,98 2,16 3,15 3,95 4,48 4,79 4,94 5,05 5,11

Laju

Penguapan 0,25 0,49 0,72 0,79 0,79 0,75 0,68 0,62 0,56 0,51

Penguapan Rata-Rata = n

PenguapanJumlah

Penguapan Rata-Rata = 3

0,74

Penguapan Rata-Rata = 0,25

Laju Penguapan = Waktu

Rata-RataPenguapan

Laju Penguapan = 1

0,25

Laju Penguapan = 0,25

1.1.4.2 Perhitungan Data Hasil Pengujian Kadar Air

Kadar Air Rata-rata (x̅)

x̅ = ∑ x

n=

21,990

3= 7,33%

Simpangan Baku (δ)

δ = √∑(x − x̅)2

n − 1= √

27,405

2 = 3,701

Simpangan Baku Rata-Rata (δ̅)

𝛿̅ = 𝛿

√𝑛=

3,701

√3= 2,137

9



Kesalahan Relatif (KR)

KR = �̅�

�̅�=

2,137

7,33= 0,291

α = KR x 100%

= 0,291 x 100%

= 29,1%

Diambil kesalahan relatif 5% dengan derajat kebebasan (db) = n-1 = 3-1 =2

t (α/2 ; db) = t (0,05/2 ; db) = t(0,25 ; 2) = 4,303

Range Nilai Kesalahan

�̅� – (t(α/2 ; db)𝛿̅) ≤ �̅� ≤ (t(α/2 ; db)𝛿̅) + �̅�

7,33 – (4,303 x 3,701 ) ≤ x ≤ (4,303 x 3,701 ) + 7,33

-8,595 ≤ x ≤ 23,255

0,35 ≤ x ≤ 14,310

-8,595 23,255

Dari grafik uji T diatas terlihat bahwa daerah tolak ≤ -8,595 atau ≥ 23,255

dan daerah terimanya adalah -8,595 sampai 23,255 sehingga nilai kadar air rata-

rata 7,33% masuk pada daerah terima.

10



1.1.4.3 Grafik Hubungan Antara Waktu Pemanasan Terhadap Penguapan Rata -

Rata

Gambar 1.5 : Grafik Hubungan Antara Waktu Pemanasan Terhadap Penguapan

Rata - Rata

Dari grafik diatas dapat kita ketahui bahwa pada menit ke-1 sampai menit

ke-10 penguapan rata – rata 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 yang tetap.

Pada menit ke-1 sampai ke-6 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-7 sampai

menit ke-10 peningkatan penguapan cenderung konstan. Hal ini dikarenakan

kadar air bebas mulai berkurang dan yang tersisa hanya air terikat, sehingga kurva

rata – rata penguapan pada menit ke-7 hingga ke-10 cenderung konstan.

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Pe

ngu

apan

Rat

a -

Rat

a (%

)

Waktu Pemanasan (menit)

Penguapan rata -rata

Poly. (Penguapan rata -rata)

11




Rata Data Antar Kelompok


Rata - Rata Data Antar Kelompok

Dari grafik diatas dapat kita ketahui bahwa dari 3 garis grafik tersebut

cenderung meningkat. Ini disebabkan semakin lama waktu pemanasan pada

temperatur yang tetap, semakin banyak kadar air pada pasir cetak yang akan

diuapkan sehingga penguapan rata-rata semakin besar, namun setelah mencapai

titik maksimum penguapan rata-rata akan cenderung konstan, karena kadar air

yang terdapat pada pasir cetak berkurang.

Pada grafik tersebut terlihat penguapan rata-rata tertinggi cenderung pada

kadar air 5% dan terendah pada kadar air 3%. Hal tersebut disebabkan karena

jumlah kandungan air pada pasir cetak paling banyak terdapat pada kadar air 5%

sehingga nilai penguapan rata – ratanya juga semakin besar. Namun pada grafik

tersebut terjadi penyimpangan pada menit ke-1 dan ke-2 yaitu nilai penguapan

rata-rata tertinggi adalah pada kadar air 3%. Hal tersebut kemungkinan

disebabkan karena pada proses pencampuran pasir cetak kurang merata sehingga

kandungan air pada pasir cetak berbeda - beda.

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Pe

ngu

apan

Rat

a -

Rat

a (%

)


Kadar Air 3%

Kadar Air 4%

Kadar Air 5%

Poly. (Kadar Air 3%)



12



1.1.4.5 Grafik Hubungan Waktu Pemanasan Terhadap Laju Penguapan

Gambar 1.7 : Grafik Hubungan Waktu Pemanasan Terhadap Laju Penguapan

Laju penguapan adalah kecepatan pada spesimen untuk menguap dalam

interval waktu tertentu dimana pada grafik diatas 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 kadar air yang terkandung dalam pasir cetak

berangsur-angsur berkurang sehingga laju penguapan akan berkurang.

Dari grafik diatas dapat kita ketahui laju penguapan cenderung meningkat

dari menit ke-1 sampai titik tertinggi pada menit ke-4. Hal ini disebabkan karena

pada menit pertama hingga ke-4, 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-5 sampai menit ke-10 grafik

cenderung mengalami penurunan. Hal ini dikarenakan kadar air yang terkandung

dalam pasir cetak berangsur-angsur berkurang sehingga laju penguapan akan

berkurang.

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Laju

Pe

ngu

apan


Laju penguapan

Poly. (Laju penguapan)

13




Rata Data Antar Kelompok


Rata - Rata Data Antar Kelompok

Dari grafik diatas dapat kita ketahui bahwa dari 3 garis grafik tersebut

cenderung meningkat. Hal ini dikarenakan semakin tinggi waktu pemanasan maka

laju penguapan rata-rata akan semakin tinggi. Namun setelah mencapai titik

maksimum, laju penguapan rata-rata akan menurun , hal ini dikarenakan kadar air

yang terkandung dalam pasir cetak berangsur-angsur berkurang sehingga laju

penguapan akan berkurang.

Pada grafik tersebut dapat dilihat laju penguapan rata-rata tertinggi

cenderung pada kadar air 5% dan terendah pada kadar air 3%. Hal tersebut

disebabkan karena jumlah kandungan air pada pasir cetak paling banyak terdapat

pada kadar air 5% sehingga nilai laju penguapan rata – ratanya juga semakin besar.

Namun pada grafik tersebut terjadi penyimpangan pada menit ke-1 dan ke-2 yaitu

nilai laju penguapan rata-rata tertinggi adalah pada kadar air 3%. Hal tersebut

disebabkan karena nilai penguapan rata – rata pada menit ke-1 dan ke-2 nilainya

lebih tinggi dibanding nilai penguapan rata – rata kadar air 4% dan kadar air 5%

sehingga nilai laju penguapan rata – ratanya lebih tinggi.

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Laju

Pe

ngu

apan


Kadar Air 3%

Kadar Air 4%

Kadar Air 5%




14



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 cenderung

meningkat sedangkan untuk laju penguapan rata - ratanya cenderung meningkat

sampai mencapai suhu optimum kemudian turun. Semakin sedikit kandungan

kadar air dalam pasir cetak cenderung lebih kecil nilai penguapan rata-rata dan

laju penguapan rata - ratanya. Hal ini dikarenakan laju penguapan dan penguapan

rata-rata dipengaruhi oleh jumlah kandungan air dalam pasir cetak.

1.1.5.2 Saran

a. Agar waktu praktikum tidak bersamaan dengan jam kuliah

b. Agar penimbang yang ada di laboratorium dikalibrasi

c. Praktikan lebih teliti saat praktikum

1.2 Pengujian Kadar Pengikat


1. Agar praktikan mengetahui prosentase kadar pengikat yang terdapat dalam

pasir cetak.

2. Praktikan mengetahui dan mampu menganalisa pengujian kadar pengikat.

3. Praktikan mengetahui kadar pengikat

.

1.2.2 Dasar Teori

1.2.2.1 Definisi dan Fungsi Kadar Pengikat

Kadar pengikat adalah jumlah pengikat yang terkandung dalam pasir cetak

dan dinyatakan dalam prosentase. Sedangkan pengikat sendiri adalah materil yang

memiliki daya tarik yangkuat terhadap air dan juga digunakan untuk mengikat

butir – butir pasir yang biasanya berukuan kurang lebih 20 𝜇𝑚 atau 0,0008 inch.

Fungsi dari kadar pengikat adalah mengikat pasir cetak, dimana pasir

cetak mempunyai sifat mampu bentuk sehingga mudah dalam pembuatan cetakan

dengan kekuatan dan permeabilitas yang cocok.

15



Kadar lempung (%) = Berat awal−Berat akhir

Berat awal × 100% − kadar air rata − rata

Keterangan :

Berat awal : Berat pasir sebelum dilakukan pengujian (gram)

Berat akhir : Berat pasir sesudah dilakukan pengujian (gram)

Sumber : Surdia dan Chijiwa , 1996 ; 121

1.2.2.2 Macam-Macam Pengikat

Macam-macam pengikat adalah

1. Lempung/tanah liat

Tanah liat dihasilkan dari batuan yang berasal dari pelapukan kerak

bumi, yang sebagian besar tersusun oleh bantuan feldspatik, terdiri bantuan

grafit dan bantuan beku, jenis – jenis lempung.

a. Lempung primer

Lempung primer adalah lempung yang berasal dari pelapukan

bantuan feldspatik yang dipicu tenaga endrogen dan bantuan induk yang

tidak berpindah lempung ini mempunyai ciri-ciri putih dan kusan karena

lempung ini tidak pernah bersentuhan dan bercampur dengan bantuan

organik dalam tanah bantuan organik dalam tanah contohnya adalah

bentonit. Berikut adalah macam-macam bentonit

1. Western bentonie.

Adalah lempung yang dipakai pada pasir yang membutuhkan

kekuatan tekan kering yang tinggi(±80 psi)

Kandungan=90% monmorilonit, 10% kwasa, feldspar, mika, dll.

2. Southern bentonite

Adalah lempung yang digunakan pada pasir yang

membutunhkan keuatan tekan kering yang rendah (±40-80 psi)

Kandungan=85% monmorlonit , 15% kwarsa, limonit, dll.

3. Fire Clays

Adalah lempung yang dapat menghasilkan kekuatan tekan

kering sesuai dengan yang kita butuhkan kekuatannya bias mencapai

200 psi dengan campuran firevlays dan western bentonit

Kandungan=60% kaolinit, 30% illit, 10% kwarsa, dll.

16



b. Lempung sekunder

Lempung ini berasal dari pelapukan bantuan feldspatik yang

mengalami perpindahan jauh dari batuan induknya oleh tenaga eksogen

yang dibagi menjadi 4 yaitu :

1. Tanah liat tahan api (fire clay)

Gambar 1.9 Tanah liat tahan api

Sumber : Prasetio ; 2012

Lempung ini biasanya terang ke abu-abuan gelap menuju

hitam .Biasanya diperoleh dialam dalam wujud bongkohan

mengumpul dan padat. Jenis ini tahan api dengan suhu tinggi tanpa

mengubah bentuknya. Contohnya dari lempung ini adalah alumina

dan silika.

2. Tanah liat stoneware

Gambar 1.10 Tanah liat Stoneware

Sumber : Prasetio ; 2012

17



Jenis ini tidak mengalami perubahan bentuk soal pembakaran

gerabah, biasanya material ini digunakan untuk membuat benda-

benda keramik.

3. Tanah liat ball clay

Gambar 1.11 Tanah liat ball clay

Sumber : Prasetio ;2012

Jenis ini disebut tanah liat / lempung sedimen , memiliki butir-

butir yang halus dengan daya plastic tinggi, pada umumnya benwarna

abu-abu.

4. Tanah liat merah

Gambar 1.12 Tanah liat merah

Sumber : Prasetio ;2012

Tanah liat ini memiliki tingkat plastik yang sedang dan

membuatnya mudah bentuk.

18



b. Semen

Semen adalah hasil industri dan paduan bahan baku batu kapur /

gamping sebagai bahan uttama dan lempung atau tanah liat sebagai pengganti

lainnya.

a. Semen abu/ Portland cement adalah bubuk bewarna abu-abu dibentuk

dari bahan utama batu kapur atau gamping berkadar kalsium tinggi

yang ddiolah dalan fanur uyang bersuhu dan tekanan tinggi.

b. Semen putih adalah semen yang lebih murni dari semen abu yang

digunakan untuk perkerjaan finishing.

c. Mixed and flyash adalah campuran semen abu dengan pozzolan buatan.

Flyash adalah hasil sampingan pembakaran batu bara yang

mengandung omorphus silika alumunium oksida, besi oksida dan

oksida lain. Semen ini untuk membuat beton lebih keras.

d. Oil well cement adalah semua khusus yang digunakan dalam proses

pengeboran minyak bumi.

1.2.2.3 Pengaruh Kadar Pengikat Terhadap Pengujian Pasir Cetak

A. Waktu pemanasan

Dengan semakin lama waktu pemanasan maka kadar air yang

menguap akan semakin banyak, selama waktu tertentu. Jika pemanasan terus

dilanjutkan, maka jumlah kadar air yang menguap akan menurun hingga

kadar air pada pasir cetak menguap habis.

B. Temperatur pemanasan

Semakin tinggi temperatur pemanasan, maka kadar air yang diuapkan

makin besar, hingga waktu tertentu. Jika temperatur terus ditingkatkan, maka

kadar air yang diuapkan akan menurun hingga akhirnya habis. Pada pengujian

ini digunakan temperatur 100-120 oC.

C. Luas penampang permukaan pasir cetak dalam cawan

Semakin besar luas penampang permukaan pasir maka laju penguapan

yang terjadi semakin tinggi karena bidang pasir yang terkena kalor semakin

luas. Butir besar memiliki luas penampang permukaan yang lebih besar

dibandingkan dengan butir kecil sehingga lebih cepat laju penguapannya.

19



D. Ukuran dan dimensi butir

Butiran yang berukuran besar akan memiliki rongga yang besar pula

sehingga air yang meresap kecelah butiran berjumlah banyak. Hal ini akan

mempercepat penguapan yang terjadi

Butiran bulat memiliki bidang kontak yang lebih kecil sehingga

rongga yang terbentuk besar pula. Hal ini menyebabkan air lebih mudah

menguap sehingga laju penguapannya lebih tinggi dibandingkan dengan butir

Kristal. Butir Kristal memiliki bidang kontak yang besar, maka rongga yang

terbentuk kecil sehingga laju enguapan rendah.

E. Kelembaban

Semakin tinggi kelembaban maka jumlah kadar air yang diuapkan

semakin banyak. Hal ini dikarenakan kelembaban menunjukkan

perbandingan antara kandungan uap air dengan udara dilingkungan .maka

semakin tinggi kelaembaban kandungan uap air akan semakin tinggi sehingga

semakin banyak air yang diuapkan

F. Pengaruh Kadar Air terhadap Permeabilitas

Gambar 1.13 Grafik pengaruh kadar air dan kadar lempung pada pasir diikat

lempung

Sumber : Surdia dan Chijiwa , 1996 ;112

Dengan kadar lempung yang tetap dan kadar air meningkat maka

permeabilitas akan meningkat sampai titik maksimum,karena semua lempung

telah teraktifasi dan rongga-rongga butiran pasir telah terisi air bebas dengan

20



sesuai ,kemudian permeabilitas akan menurun apabila kadar air bertambah

lagi .karena jumlah air bebas yang mengisi rongga butir pasir semakin banyak

sehingga permeabilitas turun

G. Pengaruh Kadar air terhadap Kekuatan

Dengan kadar lempung yang tetap dan kadar air meningkat maka

kekuatan basah akan meningkat sampai titik maksimum karena lempung telah

teraktifasi dan rongga-rongga butiran pasir telah terisi airbebas dengan sesuai

.kemudian kekuatan basah akan menurun karena airbebas yang terdapat

dicetakan pasir berlebihan sehingga lempung menjadi pasta dan daya ikat

lempung menurun.


1.2.3.1 Alat dan Bahan yang Digunakan

Alat dan bahan yang digunakan dalam pengujian kadar pengikat adalah

sebagai berikut :

1. Timbangan elektrik

Alat ini digunakan untuk mengukur berat pasir sebelum dan sesudah

dikeringkan.

Gambar 1.14 Timbangan Elektrik



21



2. Kompor listrik

Alat ini digunakan untuk mengeringkan specimen

Gambar 1.15 Kompor listrik



3. Panci

Digunakan sebagai wadah tempat kita akan menghilangkan lempung

pada pasir dari untuk mengeringkan pasir. Pada kompor listrik.

Gambar. 1.16 Panci



4. Gelas ukur

Alat ini digunakan untuk mengukur jumlah larutan yang akan

ditambahkan pada pasir cetak.

22



Gambar. 1.17. Gelas ukur

Sumber : Aliffeis, 2012

Sedangkan bahan yang digunakan untuk pengujian kadar pengikat antara lain :

Pasir Cetak

Larutan NaOH 25%

Air

1.2.3.2 Urutan Kerja Pengujian

Urutan kerja pengujian kadar lempung pasir cetak adalah :

1. Timbang pasir cetak seberat 100 gram sebagai spesimen

2. Larutan pasir didalam 950 ml air pada panci

3. Tambahkan NaOH 25% sebanyak 50ml

4. Aduk campuran tersebut dan biarkan pasir mengendap selama 5 menit

5. Buang airnya sebanyak 5/6 dari tinggi permukkaan air ingatlah jangan sampai

ada pasir yang ikut terbuang

6. Tambahkan airnya hingga seperti semula dan ulangi langkah kerja 4,5,6

sebanyak beberapa kali hingga airnya bersih.

7. Panaskan pasir cetak dalam panic dengan suhu 100-110%

8. Aduk pasir hingga kering

9. Timbang pasir cetak kering dan catat hasilnya

10. Hitung kadar lempung dengan rumus :

Kadar lempung = 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙 – 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟

𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝐴𝑤𝑎𝑙 × 100% − 𝐾𝑎𝑑𝑎𝑟 𝑎𝑖𝑟 𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎

23



1.2.4 Pengolahan Data dan Pembahasan

1.2.4.1 Data Hasil Pengujian dan Perhitungan Kadar Pengikat

Tabel 1.4 Data Hasil Pengujian Kadar Lempung

No. Berat

Awal

(gram)

Berat Akhir

(gram)

Kadar

Lempung (%)

1 100,05 89,14 3,57

2 100,08 93,28 0,54

3 100,06 82,84 9,88

∑ 300,19 265,26 12,92

Tabel 1.5 Data Hasil Perhitungan

No. Berat

Awal

Berat

Akhir

Kadar

Bentonit (x)

(x-�̅�) (x-�̅�)2

1 100,05 89,14 3,57 -0,73 0,535

2 100,08 93,28 0,54 -4.84 23,442

3 100,06 82,84 9,88 5.57 31,063

∑ 300,19 265,26 12,92 0 55,04

Kadar Bentonit (%) = 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑎𝑤𝑎𝑙 – 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑎𝑘ℎ𝑖𝑟

𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝐴𝑤𝑎𝑙 × 100% − 𝐾𝑎𝑑𝑎𝑟 𝑎𝑖𝑟 𝑟𝑎𝑡𝑎 − 𝑟𝑎𝑡𝑎

Pengujian Pertama = 100,05 – 89,14

100.05 × 100% − 7.33% = 3,57%

Pengujian Kedua = 100,08 – 93,28

100.08 × 100% − 7,33% = 0,54%

Pengujian Ketiga = 100.06 – 82,84

100.06 × 100% − 7,33% = 9,88%

1.2.4.2 Perhitungan Data Hasil Pengujian Kadar Pengikat

Kadar Bentonit Rata-rata ( X )

X = ∑ 𝑥

𝑛 =

12,92

3 = 4,3063%

24



Simpangan Baku (δ)

δ = ∑(𝑥−�̅�)2

𝑛−1

δ = √55.04

2= 5,246

Simpangan Baku Rata-rata ( )

= 𝛿

√𝑛 =

5,246

√3 = 3,0288

Kesalahan Relatif (KR)

KR = 𝛿

𝑥=

3,0288

4,3063= 0,7033

α = KR x 100%

= 0,7033 x 100%

= 70,33%

Diambil α = 5%

Derajat Kebebasan (db) = n-1 = 3-1 = 2

t (α/2 ; db) = t(0,05/2 ; 2) = t(0,025 ; 2) = 4,303

Range Nilai Kesalahan

x’ – (t(α/2 ; db)δ) ≤ x ≤ (t(α/2 ; db)δ) + x’

4,3063 – (4.303 x 3,0288) ≤ x ≤ (4,303 x 3,0288) + 4,3063

-8,7765 ≤ x ≤ 17,339

-8,7765 17,339

Pada praktikum dengan kadar bentonit rata-rata 4,3063 % telah

memenuhi dengan perhitungan interval penduga dengan kisaran -8,7765 sampai

dengan 17,339 dengan tingkat keyakinan 95%. Berarti bahwa pada nilai 4,3063

kadar bentonit rata-rata diterima.

25



1.2.4.3 Pembahasan Data Hasil Pengujian Kadar Pengikat

Pada pengujian kadar pengikat telah ditentukan komponen pengikat pasir

cetak adalah 8% 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 = 3,57 %, pengujian 2 =

0,54 %, pengujian 3 = 9,88 % dan kadar pengikat rata-rata = 4,3063 %. Hal ini

dikarenakan pada saat pencucian kadar bentonit belum benar-benar mengendap

sehingga menyebabkan kadar bentonit aktual lebih rendah daripada teoritis dan

juga pasir yang ikut terbuang oleh air, sehingga menyebabkan kadar bentonit

aktual lebih tinggi daripada teoritis.

Apabila kadar bentonit kurang maka pasir cetak akan kekuarangan daya

ikat sehingga kekuatannya berkurang dan permeabilitasnya menurun, karena ada

air bebas yang akan mengisi rongga celah butiran sehingga menyebabkan fluida

dalam hal ini udara sulit untuk keluar. Sedangkan bila kelebihan bentonit maka

permeabilitas pasir cetak akan menurun karena bentonit mengisi celah-celah

rongga antar butiran pasir.

1.2.5 Kesimpulan dan Saran

1.2.5.1 Kesimpulan

1. Pada pengujian kadar pengikat terjadi penyimpanga antara nilai kadar pengikat

teoritis 8% dengan nilai kadar pengikat actual 4,3063 %

2. Penyebab terjadinya penyimpangan tersebut karena pasir masih memiliki

kandungan bentonite dan pada saat pencucian, kadar bentonite belum benar –

benar mengendap sehingga nilai actual lebih rendah dari teoritis.

1.2.5.2. Saran

1. Sebaiknya praktikan tidak bergurau saat praktikum

2. Agar alat – alat laboratorium lebih dirawat lagi

3. Waktu praktikum tidak bersamaan dengan waktu kuliah.

26



1.3 Pengujian Distribusi Besar Butir Pasir Cetak


1. Praktukan Mengetahui Besar Butir Pasir Melalui Nomor Kehalusan.

2. Praktikan Mampu Menganalisa Dan Melakukan Pengujian Distribusi Besar

Butir Pasir Cetak.

3. Praktikan Mengetahui Pengaruh Distribusi Besar Butir Pasir Terhadap

Karakteristik Pasir Cetak.

1.3.2 Dasar Teori

1.3.2.1 Definisi Pasir

Pasir adalah partikel granular dari SiO2 , yang pada prinsipnya 50-95%

dari total material pada pasir cetak. Pada pasir cetakan komposisinya berbeda-

beda, bergantung pada distribusi pasir cetak, komposisi kimia refraktori dan

thermal stability (Heine, 1976:185).

Komposisi kimia pasir yang cocok sangat diperlukan pada saat melakukan

pengecoran logam. Hal ini dikarenakan pada saat butiran pasir bersentuhan

dengan logam cair terjadi peristiwa kimia dan fisika akibat tingginya temperature.

Pasir cetak yang lazim digunakan adalah pasir gunung pasir pantai dan

pasir silika yang disediakan oleh alam. Bagian-bagian utama pasir ini adalah SiO2

dimana pada table dapat dilihat presentase kadar SiO2 pasir rata-rata lebih dari

90% disamping SiO2 komponen senyawa kimia lainnya seperti AI2O3, T1O2, MgO

dan CaO juga kadang dapat ditemukan dalam kandungan pasir. Disampiing

kandungan oksida pada pasir juga ditemui, logam bebas, karbon dan senyawa

alkali lainnya.

27



Tabel 1.6 Komposisi Kimia Pasir

Sumber : Heine ,1976 ;186

1.3.2.2 Macam-Macam Pasir

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.

Gambar 1.18 Pasir Gunung

Sumber : Adiyatma ; 2012

28



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.

Gambar 1.19 Pasir Pantai

Sumber: Adiyatma ; 2012

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.

Gambar 1.20 Pasir Sungai


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.

29



Gambar 1.21 Pasir Silika Alami


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.

Gambar 1.22 Pasir Silika Buatan


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.

Gambar 1.23 Pasir Chromit


30



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.

Gambar 1.24 Pasir Zirkon


1.3.2.3 Ukuran dan Dimensi Butiran Pasir Cetak

Gambar 1.25 Bentuk Butiran dari Pasir

Sumber : Heine, 1976 ;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

31



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

32



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)

1.3.2.4 Distribusi Besar Butir Pasir Cetak

Distribusi besar pasir cerak adalah persebaran butiran pasir atau

prosentase butiran pada pasir cetak suatu cara ukuran besarnya butiran pasir cetak

33



ditunjukan GFN(Grain Finnest Number) merupakan ukuran kehalusan rata-rata

butiran pasir, makin tinggi angkanya maka pasir semakin halus dan daya salur

udaranya (permebilitas) relative rendah.

Pada umumya pasir tidak terdiri dari butiran-butiran dengan ukuran sama.

Untuk mengetahui distribusi dari butir-butir yang mempunyaibesar butir yang

berbeda-beda makan dilakukan analisis ayak(sleve analysis)

Distribusi ukuran butir pasir dapat dibagi menjadi 4 jenis :

a. Distribusi ukuran butir sempit artinya susunan butir hanya terdiri dari kurang

lebih 2 fraksi saja.

b. Distribusi ukuran butir sangat sempit artinya 90% dari ukuran besar butir

terdiri dari 1 fraksi saja.

c. Distribusi ukuran butir lebar artinya susunan butiran terdiri lebih kurang 3

fraksi.

d. Distribusi ukuran sangat lebar artinya susunan-susunan ukuran butir terdiri

dari 3 fraksi

Distribusi butir sampai akan memberikan permebilitas yang lebih tinggi

dan sebaliknya distribusi ukuran butir berpengaruh juga pada kekuatan cetakan ,

beda butiran yang diinginkan adalah sedemikian sehingga 2/3 dari butiran pasir

mempunyai ukuran mesh-mesh yang berikutnya . Jadi lebih baik tidak mempunyai

besar butir yang seragam.

Tabel 1.7 Distribusi AFS Number


34



AFS Ne =Total Produk

Total percent retained =

∈(Wi .Mi)

∈Wi

Keterangan :

AFS Ne= Nomer kehalusan butir pasir cetak standart AFS.

ω = Berat pasir pada ayakan ke ayakan ke-1

Distribusi pasir cetak dari AFS number untuk ukuran 50±1 akan melewati

100% mesh berukuran 40, akan melewati 95% mesh berukuran 50 dan sisanya

akan melewati mesh ukuran 70 dan 100.

Mesh adalah bagian yang berukuran sama dari suatu bentuk benda

berdiameter yang lebih besar atau dapat diartikan mesh adalah element kecil dari

suatu bagian benda , dalam hal ini mesh berfungsi untuk memisahkan besar

ukuran pasit berdasearkan ukurannya berdasarkan ”American Faundymans

Society” maka mesh dikelompokan berdasarkan tabel berikut.

Tabel 1.8 Distribusi AFS Number


Untuk butir ukuran pasir yang ukurannya sama atau lebih besar dari

ukuran mesh maka pasir tersebut tudak dapat lolos dari mesh tersebut. Sehingga

ratio antara ukuran pasit dan ukuran mesh ”American Faundrymans Society”

distandarkan berdasarkan tabel diatas makan mesh menggunakan satuan micron

per inch.

35



1.3.2.5 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.

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.

36



6. Pasir cetak harus murah dan mudah didapat serta dapat digunakan kembali

supaya ekonomis.

1.3.2.6 Pengaruh Distribusi Besar Butir Pasir Cetak Terhadap Karakter Pasir

Cetak

A. 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.

B. 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.

37



- 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.


1.3.3.1 Alat dan Bahan

1. Mesin Pengguncang Rotap

Alat ini berfungsi untuk menyaring pasir.

Spesifikasi alat:

- Jenis : Rotap - Buatan : Jerman Barat

- Tipe : VS 1 - Artikel : 30 40 0010

- Merk : Retsch - No Seri : 01849038

- Volatse : 220 V - Frekuensi : 50 Hz

- Daya : 430 Watt

Gambar 1.26 Mesin Pengguncang Rotap

Sumber : Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan

Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Brawijaya

38



2. Timbangan Pasir Elektrik

Alat ini digunakan untuk menimbang pasir yang akan diuji.

Gambar 1.27 Timbangan Elektrik



3. Tempat Pasir

Alat ini digunakan untuk menampung pasir silika.

Gambar. 1.28 Tempat Pasir



1.3.3.2 Urutan Kerja Pengujian Distribusi Besar Butir Pasir Cetak

Urutan Kerja Pengujian Urutan pengujian distribusi pasir cetak

adalah:

1. Ambil pasir cetak seberat 50 gr sebanyak 3 sampel.

2. Susun ayakan dari bawah ke atas dengan tingkat mesh semakin ke atas

semakin besar meshnya, kemudian letakkan pada mesin pengguncang

rotap.

3. Letakkan spesimen pasir cetak pada ayakan paling atas.

39



4. Hidupkan mesin pengguncang rotap selama 5 menit dengan frekuensi

getar 50 Hz.

5. Setelah selesai, timbang berat pasir yang berada pada masing-masing

mesh.

6. Cari harga Sn dari tiap-tiap mesh yang ada dari tabel-tabel yang terlampir.

7. Hitung besar nomor kehalusan pasir cetak dalam skala FN maupun standar

AFS.

1.3.4 Pengolahan Data dan Pembahasan

Tabel 1.9 Data hasil Pengujian

No Ukuran Mesh Berat 1

(gr)

Berat 2

(gr)

Berat3

(gr)

1 315 28,03 32,54 29,42

2 280 4,03 4,05 3,47

3 250 3,45 2,16 2,52

4 200 4,89 3,2 4,03

5 180 2,24 1,88 1,87

6 160 1,78 1,14 1,65

7 140 0,08 0,86 1,19

8 125 0,7 0,67 0,92

9 Sisa 0,22 0,44 0,91

1.3.4.1 Data Hasil Pengujian dan Perhitungan Besar Butir Pasir Cetak

Rumus yang digunakan untuk mencari nomor kehalusan pasir cetak

adalah :

Wn

(Wn.Sn)

FN

40



Tabel 1.10 Data perhitungan spesimen 1

No Mesh Wn1 Sn Wn1.Sn

1 315 28,03 60,36585 1692,05

2 280 4,03 68,08046 274,36

3 250 3,45 77,04598 127,70

4 200 4,89 95,065577 464,87

5 180 2,24 107,1967 240,12

6 160 1,78 119,3279 212,40

7 140 0,08 136,6369 10,93

8 125 0,7 154,3636 108,05

9 Sisa 0,22 620 136,4

Perhitungan

Tabel 1.11 Pelipat Sn untuk Perhitungan Nomor Kehalusan Butir

Sumber: Surdia dan Chijiwa, 1996 ;122

Mencari Sn untuk ukuran mesh 315 dengan menggunakan metode interpolasi

63

45

297-315

315420

x

x

63

45

18

165

x

x

105x - 6615 = 810-18x

123x = 7425

x = 60,366

menghitung fineness number

𝐹𝑁 = ∑(𝑊𝑛. 𝑆𝑛)

∑ 𝑊𝑛

41



𝐹𝑁 = 3266,88

45,42

FN = 71,926

Tabel 1.12 Data Perhitungan Spesimen 2

No Ukuran Mesh Wn2 Sn Wn2 . Sn

1 315 32,54 60,36585 1964,30

2 280 4,05 68,08046 275,72

3 250 2,16 77,04598 79,95

4 200 3,2 95,06577 304,21

5 180 1,88 107,1467 201,15

6 160 1,14 119,3274 136,03

7 140 0,86 136,6364 117,50

8 125 0,67 154,3636 103,42

9 Sisa 0,44 620 272,8

32,54 3455,488

Perhitungan

Tabel 1.13 Pelipat Sn untuk Perhitungan Nomor Kehalusan Butir



63

45

297-315

315420

x

x

63

45

18

165

x

x

105x - 6615 = 810-18x

42



123x = 7425

x = 60,366

Menghitung finess number


∑ 𝑊𝑛

𝐹𝑁 = 3455,488

46,94

FN = 73,61


No Ukuran Mesh Wn3 Sn Wn3 . Sn

1 315 29,42 60,36585 1775,96

2 280 3,47 68,08046 236,27

3 250 2,52 77,04598 93,27

4 200 4,03 45,06557 283,11

5 180 1,87 107,1967 200,45

6 160 1,65 119,3279 196,89

7 140 1,19 136,6364 162,59

8 125 0,92 154,3636 142,02

9 Tan 0,91 620 564,2

29,42 3754,71

Perhitungan

Table 1.15 Pelipat Sn untuk Perhitungan Nomor Kehalusan Butir


43




63

45

297-315

315420

x

x

63

45

18

165

x

x

105x - 6615 = 810-18x

123x = 7425

x = 60,366

menghitung finess number


∑ 𝑊𝑛

𝐹𝑁 = 3754,71

45,98

FN = 81,65

Tabel 1.16 Data Perhitungan Spesimen I

No Ukuran

mesh

Us M Wn1 Wn1 . M

1 315 48,319 38,319 28,03 1074,08

2 280 53,448 41,724 4,03 168,14

3 250 60,345 45,172 3,45 155,85

4 200 73,934 52,623 4,89 257,32

5 180 83,77 59,18 2,24 132,56

6 160 93,606 65,737 1,78 117,01

7 140 166,511 74,883 0,08 5,99

8 125 120,465 85,348 0,7 59,74

9 sisa 620 300 0,22 74,8

45.42 2045,49

44



Perhitungan

Tabel 1.17 US untuk nomor kehalusan butir


Menentukan Us dari ukuran mesh 315 μm

414 − 315

315 − 295=

40 − 𝑥

𝑥 − 50

99

20=

40 − 𝑥

𝑥 − 50

4.95(𝑥 − 50) = 40 − 𝑥

4.95𝑥 − 247.5 = 40 − 𝑥

5.95𝑥 = 287.5

𝑥 = 48,319

45



Tabel 1.18 Multiplier untuk masing-masing Us


Menentukan M dari Us = 48,319

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

M = 38,319

Mencari Finnest Number

AFS = 𝜖(𝑊𝑛 .𝑀)

∈𝑊𝑛

AFS = 2045,49

45,42

AFS = 45,03

46




No Ukuran

mesh

Us M Wn2 Wn2 . M

1 315 48,319 38,319 32,54 1246,90

2 280 53,448 41,724 4,05 168,98

3 250 60,345 45,172 2,16 97,57

4 200 73,934 52,623 3,2 168,39

5 180 83,77 59,18 1,88 111,25

6 160 93,606 65,737 1,14 74,95

7 140 166,511 74,883 0,86 38,59

8 125 120,465 85,348 0,67 57,18

9 sisa 620 300 0,44 132

46.94 2095,8

Perhitungan

Tabel 1.20 Us untuk nomor kehalusan butir


47




70

50

208-280

280295

x

x

70

50

72

15

x

x

15x – 1050 = 3600 – 72x

87x = 4650

x = 53,448

Tabel 1.21 Multiplier untuk masing-masing Us


Menentukan M dari Us = 53,448

70

50

70-53,448

448,5370

x

x

70

50

3,448

552,16

x

x

16,552x -662,08 = 172,4 – 3,448x

20x = 834,48

M = 41,724



∈𝑊𝑛

AFS = 2095,8

46,94

AFS = 44,64

48




Perhitungan

Tabel 1.23 Us untuk nomor kehalusan butir



100

70

147-160

160208

x

x

100

70

13

48

x

x

No Ukuran

mesh

Us M Wn2 Wn2 . M

1 315 48,319 38,319 29,42 1145.768

2 280 53,448 41,724 3,47 149.78916

3 250 60,345 45,172 2,52 130.9988

4 200 73,934 52,623 4,03 179.9202

5 180 83,77 59,18 1,87 155.0516

6 160 93,606 65,737 1,65 70.33859

7 140 166,511 74,883 1,19 102.58971

8 125 120,465 85,348 0,92 104.12456

9 sisa 620 300 0,91 327

45,98 2365.5806

49



48x – 4800 = 910 – 13x

61x = 5710

x = 93.606

Menentukan M dari Us = 93.606

50

70

70-606.93

606.93100

x

x

50

70

23.606

394.6

x

x

6.394x – 319.7 = 1652.42 – 23.606x

30x = 1972.12

M= 65.737



∈𝑊𝑛

AFS = 2304,5

45,98

AFS = 50,32

Perhitungan data hasil pengujian distribusi pasir butir pasir cetak

Perhitungan statistik

Tabel 1.24 Skala FN

No Spesimen FN (FN-𝑭𝑵̅̅ ̅̅ ) (FN-𝑭𝑵̅̅ ̅̅ )2

1 1 71,926 -3,802 14,45

2 2 73,61 -2,118 4,48

3 3 81,65 5,922 35,07

Jumlah 227,186 0 54

rata-rata FN = Jumlah FN = 227,86 = 75,728

n 3

Simpangan Baku ()

= (x-x)2

√n-1

50



= 54= 5,1961

√2

Simpangan Baku rata-rata ()

= = 5,1961 = 3,0038

n 3

Kesalahan relatif (Kr)

Kr = = 3,0038 = 0,00396

x 75,728

resiko kesalahan α = 5%

= Kr x 100%

= 0,00396 x 100%

= 0,396%

Dengan mengambil =5%

Derajat Kebebasan (db)

db = n-1

= 3-1

= 2

Sehingga t (/2 ; db)

t (0,05/2 ; db )

t (0,05/2 ; 2) = 4,30265

Interval Penduga Kesalahan

X – {( t(/2 ; db) ) } ≤ x ≤ x + { t(/2 ; db) )}

X – {( 4,30265) (3,0038)} ≤ x ≤ x + { (4.30265) (3,0038)}

75,728– 12,924 ≤ x ≤ 75,728+12,924

62,804 ≤ x ≤ 88,652

62,804 88,652

51



Pada gradik uji T diatas terlihat bahwa daerah yang di terima adalah 62,804

< x < 88,652, sedangkan daerah yang ditolak adalah x < 62,804 dan x > 8,652.

Artinya bahwa daerah yang diterima menunjukkan data pengujian tidak terjadi

kesalahan untuk daerah yang ditolak menunjukkan bahwa data pengujian

mengalami kesalahan.Maka nilai FN rata-rata 75,728 masuk pada daerah terima,

hal ini menunjukkan data pengujian menunjukkan data valid atau benar

Tabel 1.25 Skala AFS

rata-rata AFS = Jumlah AFS = 139,99= 46,66

n 3

Simpangan Baku ()

= (x-x)2

√n-1

= 20,1273= 3,1273

2

Simpangan Baku rata-rata ()

= = 3,1273 = 1,8336

n 3

Kesalahan relatif (Kr)

Kr = = 1,8336 = 0,0392

x 49.18432587

Resiko kesalahan

= Kr x 100%

= 0,0392 x 100%

= 3,92%

No Spesimen AFS (AFS-𝑨𝑭𝑺̅̅ ̅̅ ̅̅ ) (AFS-𝑨𝑭𝑺̅̅ ̅̅ ̅̅ )2

1 1 45,03 -1,63 2,6569

2 2 44,64 -2,02 4,0804

3 3 50,32 3,66 13,39

139,99 0 20,1273

52



Derajat Kebebasan (db)

db = n-1

= 3-1

= 2

Sehingga t (/2 ; db)

t (0,05/2 ; db )

t (0,05/2 ; 2) = 4,30265

Interval Penduga Kesalahan

x – { (t(/2 ; db) )} ≤ x ≤ x + { (t(/2 ; db) )}

x – { (4,30265) 1,8336} ≤ x ≤ x + { (4.30265) 1,8336 }

46,66– 7,889 ≤ x ≤ 46,66– 7,889

38,775 ≤ x ≤ 54,549

38,775 54,549

Dari grafik uji T diatas menunjukkan batas-batas interval praduga

kesalahan diatas di dapat dari perhitungan. Dari grafik uji T diatas terlihat bahwa

daerah yang di terima adalah 38,775 < x <54,549, sedangkan daerah yang diluar

adalah x<38,775 dan x>54,49 dari perhitungan diatas bahwa daerah yang diterima

menunjukkan data pengujian valid atau benar, Untuk daerah yang ditolak

menunjukkan data terjadi kesalahan, maka nilai AFS rata-rata 46,66 masuk dalam

daerah yang diterima hal ini menunjukkan data pengujian valid atau benar.

53



1.3.4.2 Pembahasan Pengujian Besar Butir Pasir Cetak

Spesimen I

Dari data tabel hasilm pengujian dapat kita lihat bahwa distribusi besar

butir pasir cetak nilai terbesar pada ukuran mesh 315µm, dengan berat 28,03

gram dan nilai terkecil pada ukuran mesh 140 µm yaitu 0.08 gram.

Pada perhitungan FN spesimen 1 maka didapatkan FN dari spesimen 1

sebesar 71,926. Setelah dilakukan perhitungan statistik FN̅̅̅̅ maka FN pada

spesimen berada didaerah terima dengan kisaran FN > 62,804 dan FN≤ 88,652.

Pada perhitungan AFS spesimen 1 di dapat AFS sebesar 95,03. Dari hasil

diperoleh dapat disimpulkan bahwa nilai AFS berada dalam daerah terima

38,771 ≤ x ≤ 54,549 dengan tingkat keyakinan 95%.

Spesimen II

Dari data tabel hasil pengujian dapat kita ketahui bahwa distribusi besar

butir pasir cetak nilai terbesarnya pada ukuran mesh 315µm dengan berat 32,54

gram dan berat terkecil terletak pada ukuran mesh sisa dengan berat 0,44 gram




Pada perhitungan AFS spesimnen 2 didapatkan AFS sebesar 44,64 dari

hasil yang diperoleh dapat disimpulkan bahwa nilai AFS berada di daerah

terima 38,771 ≤ x ≤ 54,549 dengan tingkat keyakinan 95%

Spesimen III

Dari data tabel hasil pengujian dapat kita ketahiui bahwa distribusoi besar

butir pasir cetak nilai terbesarnya pada ukuran mesh 315 µm dengan berat 29,4

gram dan berat terkecil terletak pada ukuran mesh sisa dengan berat 0,91 gram




Pada perhitungan AFS spesimen III didapat AFS sebesar 50,32 dari hasil

yang dipoeroleh dapat disimpulkan bahwa nilai AFS berada pada daerah terima

38,771 ≤ x ≤ 54,549 dengan tingkat keyakinan 95%

54



Distribusi besar butir pasir cetak berpengaruh pada kekuatan. Semakin

besar nomor kehalusan butir pasir cetak maka kekuatannya akan semakin tinggi

dan semakin kecil nomor kehalusan pasir cetak maka permeabilitasnya semakin

tinggi dan semakin kecil nomor kehalusan pasir cetak maka kekuatannya akan

semakin rendah. Sehingga urutan dari kekuatan yang paling tinggi ke rendah

adalah spesimen III ( FN 81,65; AFS 50,32) > spesimen II ( FN 73,61 ; AFS

44,64) > spesien I ( FN 71,926 ; AFS 45,03).

Distribusi besar butir pasir cetak berpengaruh pada permeabilitas. Semakin

kecil nomor kehalusan pasir cetak maka permeabilitasnya semakin tinggi dan

semakin besar nomor kehalusan butir pasir cetak maka permeabilitasnya semakin

rendah. Sehingga urutan dari permeabilitasnya dari yang paling tinggi ke rendah

adalah spesimen 3 ( FN 81,65; AFS 50,32) > 1 ( FN 71,926 ; AFS 45,03) > 2 (FN

73,61 ; AFS 44,64)

1.3.5 Kesimpulan dan Saran

1.3.5.1 Kesimpulan

1. Distribusi besar butir pasir cetak adalah persebaran butir pasir / prosentase

besaran butir pasir cetak , terdiri dari bentuk butiran pasir bulat, butir pasir

sebagian bersudut dan butiran pasir kristal. Macam-macam distribusi besar

pasir cetak adalah distribusi sangat sempit, sempit, longgar dan sangat

longgar.

2. Distribusi besar pasir cetak berpengaruh pada kekuatan, semakin besar nomor

kehalusan butir pasir cetak maka kekuatannya semakin tinggi, dan semakin

kecil nomor kehalusan pasir cetak maka kekuatannya semakin rendah.

Sebaliknya pada permeabilitas, semakin kecil nomor kehalusan pasir cetak

maka permeabilitasnya semakin tinggi dan semakin besar nomor kehalusan

pasir cetak maka permeabilitasnya akan semakin rendah.

1.3.5.2 Saran

1. Praktikan sebaiknya lebih cermat dalam pengambilan data

2. Asisten sebaiknya menjelaskan mekanisme alat yang digunakan

3. Sebaiknya peralatan praktikum yang rusak dapat diperbaiki

4. Laporan PL01 Kelompok 2

Documents

Transcript of 4. Laporan PL01 Kelompok 2