LABORATORIUM METALURGI PROSES

DEPARTEMEN METALURGI DAN

MATERIAL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM PASIR CETAK

NPM / KELOMPOK : 0806331683 / KELOMPOK 12

TANGGAL DIKUMPULKAN : 21 APRIL 2011

TANGGAL DITERIMA : 21 APRIL 2011

KETERANGAN :

I. Tujuan Percobaan

Setelah melakukan praktikum pasir cetak ini, mahasiswa

diharapkan dapat mengetahui sifat-sifat pasir cetak dan hubungan

antara sifat-sifat pasir cetak dengan proses penuangan yang

meliputi hal-hal sebagai berikut:

1. Distribusi besar butir pasir.

2. Kadar air atau kadar aditif dalam pasir cetak.

3. Hubungan antara permeabilitas, kekuatan geser, dan kekuatan

tekan terhadap kadar air dan bahan aditif dalam pasir cetak.

4. Mampu bentuk (flowability) pasir cetak.

5. Perbedaan karakteristik antara pasir basah (green sand), pasir

kering (dry sand), dan pasir kering tanpa pemanasan (holding

sand).

II. Grafik Percobaan

II.1 Grafik Distribusi Pasir Cetak

Gambar II.1 Grafik Hasil Percobaan Distribusi Pasir

II.2 Grafik Distribusi Pasir Kumulatif

Gambar II.2 Grafik Berat Kumulatif Percobaan Distribusi Pasir

II.3 Grafik Pengaruh Kadar Air Terhadap Kekuatan Tekan

Gambar II.3 Grafik Pengaruh Kadar Air terhadap Kekuatan Tekan

II.4 Grafik Pengaruh Kadar Air Terhadap Kekuatan Geser

Gambar II.4 Grafik Pengaruh Kadar Air terhadap Kekuatan Geser

II.5 Grafik Pengaruh Kadar Air Terhadap Flowability

Gambar II.5 Grafik Pengaruh Kadar Air terhadap Flowability

II.6 Grafik Pengaruh Kadar Bentonit terhadap Flowability

Gambar II.6 Grafik Pengaruh Kadar Bentonit terhadap Flowability

III. Analisa Percobaan

III.1 Distribusi Pasir Cetak

Pada saat praktikum pasir cetak, praktikan tidak

mengetahui jenis pasir yang digunakan. Namun berdasarkan

pengamatan terhadap warna dan sifat-sifat pasir,

kemungkinan pasir yang digunakan adalah pasir silika.

Distribusi pasir yang baik sangat mempengaruhi sifat-sifat

permukaan (akurasi dimensi tinggi dan permukaan halus)

serta permeabilitas dari cetakan pasir itu sendiri. Pasir cetak

yang halus akan mengakibatkan penurunan permeabilitas

karena ruang antara butir-butir pasir semakin padat. Hal ini

dapat menyebabkan cacat gas hole akibat celah untuk

keluarnya udara semakin sempit[2]

. Sementara jika butir pasir

cetaknya kasar, dapat mengakibatkan permukaan cetakan

yang dihasilkan menjadi kasar.

Berdasarkan data-data yang diperoleh saat praktikum, kita

akan mengukur distribusi pasir melalui perhitungan nilai

GFN (grain fine number). Nilai GFN akan digunakan untuk

melihat kecocokan pasir yang digunakan sebagai cetakan

dengan logam cair pada proses pengecoran. Tabel III.1 di

bawah ini adalah tabel yang berisi tentang jenis logam dan

GFN yang sesuai.

Tabel III.1 Kecocokan Nilai GFN dengan Pengecoran Logam Tertentu

Jenis Logam GFN

Paduan Al 130 - 140

Paduan Mg 65 - 80

Besi Tuang Kelabu 60 - 75

Baja 40 - 60

Data percobaan distribusi pasir cetak yang kami peroleh

sesuai dengan tabel III.2 di bawah ini.

Tabel III.2 Data Perhitungan Nilai GFN

No.

Sieve

Massa Ayakan (gr) Wn Sn WnxSn

Sebelum Sesudah

10# 590,2 590,4 0,2 0 0

14# 537,8 538 0,2 10 2

16# 486,8 487 0,2 14 2.8

20# 511,4 514 2,6 16 41.6

40# 422,4 471,6 49,2 20 984

50# 394,8 435,2 40,4 40 1616

60# 404,2 426 21,8 50 1090

100# 373,8 374,4 0,6 60 36

120# 403,2 434,2 31,0 100 3100

Alas 479,6 533 53,4 120 6408

ΣWn = 199,6 ΣWnxSn =13280,4

54,66100

4,13280

Wn

SnWnGFN

..........(3.1)

Berdasarkan data di atas, jumlah pasir terbanyak tidak

berada pada tiga nomor sieve yang berurutan. Hal ini

menunjukkan bahwa pasir yang kami gunakan tidak sesuai

dengan pasir ideal dimana seharusnya jumlah pasir pada tiga

sieve yang berurutan berjumlah 2/3 dari total pasir yang

digunakan[4]

. Oleh karena itu, pasir yang diperoleh pada saat

percobaan termasuk pasir yang tidak ideal untuk dijadikan

bahan cetakan.

Nilai GFN yang didapat menurut perhitungan (3.1) adalah

sebesar 66,54. Berdasarkan nilai GFN tersebut, pasir cetak

kami cocok digunakan sebagai bahan cetakan dalam proses

pengecoran besi tuang kelabu atau paduan magnesium. Hal

ini dapat dilihat pada tabel III.1 di atas. Nilai GFN ini sangat

berpengaruh terhadap sifat-sifat cetakan pasir yang

dihasilkan. Semakin besar nilai GFN, maka akan semakin

halus butir-butir yang dihasilkan. Pasir cetak dengan ukuran

butir yang halus cocok untuk pengecoran logam cair dengan

viskositas yang rendah. Hal ini dikarenakan ukuran butir

yang kecil dapat mengurangi rongga pada cetakan pasir

sehingga logam cair tidak akan masuk ke rongga tersebut.

Dengan semakin kecilnya rongga-rongga tersebut, maka akan

meningkatkan kehalusan permukaan hasil pengecoran. Hal

ini berlaku pula sebaliknya untuk pasir dengan ukuran butir

besar yang dapat menyebabkan kasarnya produk hasil

pengecoran.

Berdasarkan percobaan distribusi pasir cetak ini, dapat

disimpulkan bahwa pasir yang digunakan oleh kelompok

kami tergolong pasir yang tidak ideal karena 2/3 dari jumlah

pasir yang digunakan tidak berada pada 3 sieve yang

berurutan. Pasir cetak yang kami gunakan ini cocok untuk

proses pengecoran besi tuang kelabu atau paduan

magnesium.

III.2 Kadar Air pada Pasir Cetak

Kandungan air dalam pasir cetak harus diperhitungkan

agar sifat pasir cetak yang diinginkan dapat terpenuhi.

Pengujian kadar air dilakukan untuk menguji apakah kadar

air yang terkandung dalam sampel pasir cetak sudah sesuai

dengan kadar air yang ditambahkan ke dalamnya. Dalam

percobaan ini praktikan menggunakan pasir basah di dalam

mesin infrared selama 15 menit. Sebelum dimasukkan ke

dalam mesin infrared, pasir basah ditimbang dengan berat

awal 30 gr. Setelah dipanaskan, berat pasir berkurang

menjadi 27,8 gr.

Tabel III.3 Data Percobaan Pemanasan Pasir dengan Infrared Dryer

Massa Pasir (gr) Selisih

Massa

(gr)

Sebelum

Infrared

Sesudah

Infrared

30 27,8 2,2

Kadar air = %33,7%10030

2,2

..........(3.2)

Berdasarkan hasil perhitungan (3.2), nilai kadar air hasil

percobaan tidak sama dengan kadar air awal yang ditetapkan

di awal, yaitu 8%. Perbedaan hasil ini kemungkinan

disebabkan oleh proses penimbangan air yang tidak presisi

atau ada air yang tertinggal di gelas saat proses mixing.

Kemungkinan lain adalah adanya air yang masih tertinggal di

sampel karena proses pemanasan yang kurang sempurna di

dalam infrared dryer.

Penambahan kadar air akan meningkatkan permeabilitas

sampai titik maksimum kemudian menurun. Hal ini

disebabkan karena ruangan antara butir-butir pasir ditempati

oleh binder yang berlebihan air sehingga gas dari dalam

cetakan maupun gas-gas yang terlarut dalam logam cair sulit

untuk dilewatkan[1]

.

III.3 Sifat Mekanis

Sifat mekanis yang akan dibahas di sini adalah kekuatan

tekan, kekuatan geser dan flowability pasir cetak. Pasir cetak

yang baik umumnya merupakan pasir yang memiliki

kekuatan tekan yang baik (tinggi), kekuatan geser yang

tinngi, dan memiliki flowability yang tinggi.

Kekuatan tekan pada pasir cetak berfungsi untuk menahan

tekanan yang timbul pada saat penuangan logam cair ke

cetakan[3]

. Dengan kekuatan tekan yang baik, maka

diharapkan tidak terjadi proses deformasi terhadap cetakan

pasir yang kita buat. Kekuatan geser juga memiliki peranan

yang penting terhadap sifat pasir cetak, yaitu pada saat proses

pengangkatan pola (pattern) dari dalam cetakan[3]

. Jika

kekuatan gesernya buruk maka cetakan tersebut akan mudah

sekali terjadi retak. Kekuatan geser dari pasir cetak ini sangat

ditentukan oleh ikatan antarbutir pasir sehingga dapat

mempertahankan bentuknya ketika pola diangkat.

Sedangkan sifat flowability pasir cetak memiliki

hubungan yang erat dengan kemampuan pasir mengalir

mengisi rongga-rongga atau ruangan cetakan sehingga dapat

membentuk pola yang diinginkan[4]

. Hal ini merupakan

alasan utama mengapa flowability (mampu alir) memiliki

hubungan yang erat dengan formability (mampu bentuk) dari

pasir cetak.

0.2 0.2 0.22.6

49.2

40.4

21.8

0.6

31

53.4

0

10

20

30

40

50

60

10 14 16 20 40 50 60 100 120 Alas

Ma

ssa

(g

r)

Nomor mesh

Grafik Hasil Percobaan Distribusi Pasir

0.2 0.4 0.6 3.2

52.4

92.8

114.6 115.2

146.2

199.6

0

50

100

150

200

250

10 14 16 20 40 50 60 100 120 Alas

Ma

ssa

Ku

mu

lati

f (g

r)

Nomor mesh

Grafik Berat Kumulatif Percobaan Distribusi Pasir

0

5

10

15

20

0 2 4 6 8 10

Ku

at

Tek

an

(lb

s/in

ch

2)

Kadar Air (%)

Kekuatan Tekan (Kadar Bentonit 7%)

green

sanddry

sandholding

sand

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 2 4 6 8 10

Ku

at

Ges

er (

lbs/

inch

2)

Kadar Air (%)

Kekuatan Geser (Kadar Bentonit 7%)

green

sandholding

sanddry

sand

05

101520253035404550

2 4 6 8F

low

abil

ity (

%)

Grafik Pengaruh Kadar Air terhadap Flowability

Green

Sand

Dry

Sand

Holding

sand

Kadar Air (%)

0

10

20

30

40

50

60

70

6 6.5 7 7.5

Flo

wa

bil

ity

(%)

Grafik Pengaruh Kadar Bentonit terhadap Flowability

Green

Sand

Dry

Sand

Holding

sand

Kadar Bentonit(%)