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 :

III.4 Pengaruh Kadar Air terhadap Kekuatan Tekan

Kekuatan tekan dari cetakan pasir sangat berperan dalam

mengkompensasi tekanan yang berasal dari logam cair

(metallostatic pressure) dan menjaga bentuk cetakan agar

tidak mengalami perubahan bentuk atau deformasi[3]

. Pada

pengujian ini, sampel sebelumnya dipersiapkan dengan alat

rammer. Nilai kekuatan tekan hasil pengujian terhadap kadar

air dapat dilihat pada gambar II.3. Nilai kekuatan tekan yang

tertinggi secara umum berturut-turut dimiliki oleh dry sand,

holding sand dan green sand. Hal ini dikarenakan kadar air

yang menyelimuti butir pasir sudah berkurang sehingga zat

pengikat dapat mengikat lebih baik. Selain itu, adanya efek

sintering akan meningkatkan densitas dari pasir sehingga

nilai porositasnya menurun serta meningkatkan kekuatan

tekan. Selain itu, hal ini juga berkaitan dengan sifat-sifat

kering dari pasir cetak, yaitu pasir yang dikeringkan memiliki

permeabilitas dan kekuatan yang meningkat dibandingkan

dalam keadaan basah. Hal ini dikarenakan hilangnya air

bebas dan air yang diabsorbsi pada permukaan butir pasir.

Gambar III.1 Pengaruh Kadar Air dan Bentonit terhadap Kekuatan

Pasir Cetak[4].

Menurut literatur (gambar III.1), sampel green sand

dengan penambahan air akan meningkatkan kekuatan tekan

kemudian menurun jika terlalu banyak air. Begitu pula untuk

dry sand yang kekuatan tekannya akan meningkat seiring

dengan penambahan air. Hasil pengujian sampel green sand

kami seperti yang terdapat pada gambar II.3 sudah sesuai

dengan literatur tersebut dimana kekuatan tekan meningkat

seiring dengan penambahan kadar air. Namun hal ini tidak

terjadi pada sampel dry sand kami dimana kenaikan kadar air

justru menurunkan kekuatan tekan dari pasir. Kekuatan dry

sand kami menurun dari 19 lbs/inch2 hingga mencapai

7,5 lbs/inch2 pada kenaikan kadar air dari 2% hingga 4%.

Data yang menarik juga kami temukan pada sampel holding

sand dimana penambahan kadar air awalnya akan

menurunkan kekuatan tekan. Namun ketika kadar air 8%

justru terjadi peningkatan kekuatan tekan hingga 16,5

lbs/inch2 dan melewati kekuatan tekan dari sampel dry sand

dan green sand.

Hal tersebut dapat terjadi karena kondisi pengeringan

yang tidak sama. Pada holding sand yang dikeringkan selama

24 jam di udara terbuka, faktor cuaca dan perubahan suhu

sangat berpengaruh. Sementara pada pasir kering yang

dipanaskan di dalam oven, faktor peletakan pasir silinder

sangat berpengaruh. Hal ini dikarenakan jika jarak peletakan

antara pasir yang satu dengan yang lain tidak sama maka

pasir silinder tersebut tidak akan mendapatkan panas yang

sama atau tidak seragam (berbeda antara satu pasir dengan

yang lainnya). Terlepas dari berbagai penyimpangan tersebut,

secara umum dapat disimpulkan bahwa percobaan kekuatan

tekan ini sudah dapat memprediksi bahwa dry sand memiliki

kekuatan tekan paling besar diikuti holding sand dan green

sand.

III.5 Pengaruh Kadar Air terhadap Kekuatan Geser

Kekuatan geser pada cetakan pasir berfungsi untuk

mencegah pecahnya pasir pada saat proses pengangkatan pola

(pattern) dari dalam cetakan[3]

. Jika kekuatan gesernya buruk

maka cetakan tersebut akan mudah sekali terjadi retak.

Kekuatan geser pasir cetak memiliki hubungan yang searah

atau senilai dengan kekuatan tekannya. Hal ini berhubungan

dengan kekuatan ikatan yang dibentuk antarbutir pasir dalam

cetakan.

Dari gambar II.4 dapat dilihat bahwa secara umum dry

sand mempunyai kekuatan geser paling besar, diikuti oleh

holding sand dan green sand. Hal ini sudah sesuai dengan

literatur, dimana pada dry sand telah mengalami pengeringan

dengan oven sehingga kadar airnya berkurang banyak.

Peningkatan kekuatan terjadi karena peningkatan kadar air

sebagai pengaktif bentonit sebagai binder atau pengikat

(dengan kadar bentonit tetap) akan menjadikan butir-butir

pasir semakin terikat kuat, sehingga kekuatan tekan dan geser

pun akan meningkat.

Penyimpangan yang terjadi hampir sama dengan

percobaan pengaruh kadar air terhadap kekuatan tekan

terhadap sampel holding sand dimana penambahan kadar air

awalnya akan menurunkan kekuatan geser namun ketika

kadar air 8% justru terjadi peningkatan kekuatan geser.

Kesalahan ini terjadi kemungkinan karena kesalahan

praktikan dalam pembuatan sampel pada saat penimbangan.

Kesalahan juga dapat disebabkan oleh proses pencampuran

antara pasir, air, bentonit, gula tetes dan serbuk arang yang

kurang merata sehingga ada bagian yang terdapat banyak

bahan aditif dan ada yang sedikit sehingga menimbulkan

perbedaan kekuatan. Salah satu penyebab lain karena

praktikan yang tidak mengetahui parameter yang jelas kapan

proses uji kekuatan geser dihentikan secara tepat. Perbedaan

pendapat antar praktikan mengenai waktu penghentian mesin

uji geser ini tentu saja menyebabkan perbedaan nilai

kekuatan yang diperoleh.

Terlepas dari berbagai penyimpangan tersebut, secara

umum dapat disimpulkan bahwa percobaan kekuatan geser

ini sudah dapat memprediksi bahwa dry sand memiliki

kekuatan geser paling besar diikuti holding sand dan green

sand.

III.6 Pengaruh Kadar Air terhadap Flowability

Flowability adalah kemampuan pasir untuk dapat mengisi

rongga-rongga cetakan dengan baik. Flowability juga dapat

diartikan sebagai kemampuan pasir untuk dapat terkompaksi

secara merata densitasnya. Hal ini akan membantu pasir

untuk dapat mengisi semua bagian dari pola yang diinginkan.

Berdasarkan literatur, flowability akan meningkat seiring

dengan penambahan bentonit dan kadar air hingga mencapai

titik optimum.

Pada percobaan ini dilakukan pengujian pengaruh kadar

air terhadap flowability dari pasir cetak. Setelah melakukan

proses ramming terhadap ketiga jenis sampel (dry, holding

dan green sand), dilakukan pengukuran ketinggian dari

ketiga jenis sampel tersebut. Tinggi yang diperoleh (setelah

ditambah 0.3 mm) lalu dibandingkan dengan grafik tinggi

sampel vs flowability. Semakin rendah ketinggian sampel,

berarti bahwa sampel tersebut semakin mudah dipadatkan

dengan rammer. Artinya, pasir cetak tersebut lebih mudah

mengalir dan mengisi ruang-ruang dan cetakan. Dengan

demikian, nilai flowability sampel tersebut semakin besar.

Berdasarkan gambar II.5, secara umum kenaikan kadar air

akan menyebabkan naiknya flowability pasir cetak hingga

titik optimum lalu menurun. Hal ini terjadi dengan catatan

kadar bentonit yang konstan. Hal ini terjadi karena

peningkatan kadar air menyebabkan pengaktifan ikatan

antarbutir oleh bentonit dalam pasir cetak. Sehingga pasir

cetak makin mudah mengalir dan mengisi rongga-rongga dan

cetakan. Dengan demikian, flowability pasir cetak tersebut

meningkat.

Penyimpangan terjadi pada sampel holding dan green

sand dimana kenaikan air justru menurunkan flowability pasir

cetak. Hal ini dikarenakan kadar bentonit pada masing-

masing sampel hanya 7% dimana bentonit tersebut dapat

bekerja jika ada air yang mengaktifasi. Dengan kadar air

yang mencapai 8%, maka bentonit akan habis berikatan dan

terdapat sekitar 1% air yang tersisa. Kadar air yang tersisa ini

akan menyebabkan penurunan flowability dari pasir cetak.

III.7 Kadar Bentonit terhadap Flowability

Bentonit merupakan salah satu jenis bahan pengikat

(binder) dalam proses pembuatan pasir cetak. Bahan pengikat

merupakan material yang ditambahkan pada pasir cetak agar

dapat membuat butir-butir pasir menyatu. Prinsip kerja

binder seperti lapisan yang melapisi permukaan butir pasir

cetak.

Pada percobaan ini kami mencoba membandingkan

pengaruh kenaikan kadar bentonit terhadap flowability dari

pasir cetak. Kami membandingkan flowability sampel dengan

variasi kadar bentonit sebesar 6%, 6,5%, 7% dan 7,5%

dengan kadar air yang tetap, yaitu 8%. Langkah-langkah

praktikum percobaan ini sama dengan percobaan pengaruh

kadar air terhadap flowability pasir dimana sampel yang telah

dilakukan proses ramming lalu diukur ketinggiannya dan

dicocokkan dengan grafik tinggi sampel vs flowability. Nilai

flowability dari pasir cetak akan cenderung menurun dengan

penambahan kadar bentonit. Hal ini dikarenakan dengan

kadar bentonit yang tinggi, akan membuat ruangan antara

butir tidak terisi oleh pasir melainkan oleh bentonit[1]

.

Berdasarkan gambar II.6 dapat dilihat bahwa untuk ketiga

jenis sampel (dry, holding dan green sand) terjadi kenaikan

flowability pada kadar bentonit 6,5% lalu terus menurun

untuk kenaikan kadar bentonit berikutnya. Naiknya

flowability pasir ini disebabkan oleh adanya proses

pengaktifan bentonit oleh kadar air. Jika perbandingan antara

kadar air dan bentonit tidak sesuai atau tidak proporsional,

maka flowability yang diperoleh juga tidak optimal. Oleh

karena itu kita perlu mengetahui berapa komposisi air dan

bentonit yang tepat untuk mendapatkan flowability yang

maksimal. Berdasarkan percobaan dengan kadar air 8% ini

dapat dilihat bahwa flowability maksimal yang dapat dicapai

oleh ketiga jenis pasir terdapat pada kadar bentonit sebesar

6,5%.

IV. Kesimpulan

1. Distribusi pasir yang ideal adalah jika 2/3 dari dari jumlah

pasir yang digunakan merupakan butir pasir yang memiliki

ukuran dari tiga mesh yang berurutan dan sisanya dari

ukuran berikutnya. Dari percobaan didapat nilai dari GFN

adalah 66,54 yang cocok untuk aplikasi pengecoran besi

tuang kelabu (GFN 60 - 75) atau paduan Magnesium

(GFN 65 - 80).

2. Pengaruh kadar air dalam proses pembuatan pasir cetak

sangat penting sehingga diperlukan pengaturan kadar air

supaya memperoleh kekuatan yang optimal. Pengujian

kadar air ini dilakukan dengan pemanasan di dalam

infrared dryer.

3. Kadar air dan bentonit yang bertambah akan menurunkan

sifat permeabilitas dari pasir cetak. Hal ini dikarenakan

terjadi ikatan yang kuat sehingga ruang atau porous yang

terbentuk semakin sedikit. Untuk kekuatan tekan dan geser,

penambahan air akan meningkatkan kekuatan sampai titik

optimum, kemudian akan menurun jika kadar air berlebih.

Dari percobaan kekuatan tekan dan geser pasir cetak,

penambahan air yang optimal terjadi pada range 4-6 %

kadar air.

4. Flowability pasir cetak semakin baik jika komposisi antara

kadar air dan bentonit mencapai jumlah yang proporsional

sehingga nilainya optimal. Penambahan air untuk

mendapatkan flowability optimal terjadi pada penambahan

air dengan kadar 6 %.

5. Karakteristik dari pasir basah (green sand) yaitu masih

banyak mengandung air, pasir kering (dry sand) merupakan

hasil pengeringan dari pasir basah dalam oven dengan suhu

sekitar 150-3000C selama kurang lebih 15 menit.

Sedangkan untuk holding sand merupakan pasir basah yang

dilakukan pengeringan selama 24 jam tanpa pemanasan.

Dari ketiga sampel jenis pasir tersebut dry sand memiliki

kekuatan mekanis yang palling baik diikuti holding sand

dan green sand. Hal ini terjadi karena pada dry sand terjadi

efek sintering yang menyebabkan butir-butir pasir terikat

semakin kuat satu sama lain.

V. Saran

1. Adanya lembar pengamatan praktikum agar memudahkan

praktikan dalam mengambil data-data yang diperlukan saat

praktikum. Hal ini dilakukan untuk mengurangi kesalahan

yang dilakukan praktikan sekaligus sebagai acuan

pembanding yang valid antar satu kelompok dengan

kelompok yang lain.

2. Adanya perbaikan terhadap alat uji permeabilitas agar

praktikan mengetahui dan memahami prinsip kerja alat

tersebut. Hal ini juga dimaksudkan agar praktikan

membuktikan apa yang selama ini diajarkan tentang teori-

teori dasar permeabilitas pasir cetak.

3. Penggunaan pasir cetak jenis lain seperti pasir zirkon, pasir

olivine atau pasir chromite sebagai variasi percobaan

sekaligus menambah pengetahuan praktikan mengenai

perbedaan jenis-jenis pasir tersebut.

VI. Referensi 1. Surdia, Tata; Kenji Chijiwa. 2006. Teknik Pengecoran

Logam. PT Pradnya Paramitha : Jakarta.

2. Bambang, Suharno. 2011. Diktat Kuliah Pengecoran

Logam 2011. Departemen Metalurgi dan Mateeial FTUI :

Depok.

3. Dhaneswara, Donanta. Diktat Pengecoran Logam: Pasir

Cetak. Departemen Metalurgi dan Material. Depok. 1998.

4. Laboratorium Metalurgi Proses Departemen Metatlurgi dan

Material FTUI. 2011. Modul Praktikum Pasir Cetak.

Laboratorium Metalurgi Proses Departemen Metalurgi dan

Material FTUI : Depok.