Ketikan PL I

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 dengan benar komposisi pasir cetak.

2. Praktikan mampu menganalisa kadar air, kadar pengikat, serta besar nomor

kehalusan pasir cetak.

3. Praktikan mampu mengoperasikan alat-alat praktikum pengujian pasir cetak.

4. Praktikan mampu menganalisa laju penguapan kadar air di dalam pasir cetak.

1.1.2 Dasar Teori

1.1.2.1 Definisi dan Fungsi Kadar Air

Kadar air merupakan jumlah air yang terkandung di dalam pasir cetak dan

dinyatakan dalam kadar air standart untuk pasir cetak adalah antara 1,5% - 1,8%

tergantung dari jenis cetakan dan logam yang di tuang.

Kadar air (%) = x 100 %

Keterengan:

Berat awal : berat pasir sebelum dilakukan pengujian (gram)

Berat akhir : berat pasir setelah dilakukan pengujian (gram)

Sumber : Richard W Heine (2010,88)

1.1.2.2 Macam-macam Air

a. Air Terikat

Air terikat adalah air yang terikat pada lempung tersebut hingga dapat

mengikat butiran pasir.

b. Air Bebas

Air bebas adalah air yang kehilangan fungsinya sebagai aktivator pengikat

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

tidak bisa mengikat butir pasir

1.1.2.3 Faktor-faktor yang mempengaruhi Penguapan Kadar Air

a. Waktu pemanasan

Dengan semakin lama waktu pemanasan maka kadar air yang menguap

akan semakin besar. Bila pemanasan pada waktu tertentu,penguapan terjadi

semakin konstan. Hal ini di karenakan kadar air dalam pasir cetak telah habis

menguap.

b. Temperatur pemanasan

Semakin tinggi temperatur pemanasan, maka kadar air yang diuapkan

makin besr, dan sebaliknya tergantung pada tinggi atau rendahnya temperature

pemanasan.

c. Luas penampang permukaan butir

Bila semakin besar ukuran besar luas penampang permukaan butir dari

pasir cetak, maka penguapan semakin cepat.

d. Ukuran dan dimensi butir

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

sehingga uap air akan mudah keluar saat pemanasan, sehingga laju

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

menguap disbanding butir pasir homogen, karena rongga antar butir yang

terbentuk lebih besar sehingga laju penguapannya lebih tinggi.

e. 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.

f. Tekanan Udara

Semakin tinggi tekanan udara maka tekan pada molekul disekitarnya

berkurang, sehingga dapat bergerak dan laju penguapan cepat, sebaliknya jika

tekanan udara rendah maka molekul udara disekitar lebih cepat sehingga

penguapannya lambat.

1.1.2.4 Pengaruh Kadar Air terhadap Pengujian Karakteristik Pasir Cetak

A. Pengaruh Kadar Air Terhadap Kekuatan Pasir Cetak

1. Kekuatan Basah

Jika kadar air meningkat pada prosentase tertentu maka kekuatan

akan meningkat karena air mengaktivasi bentonit sehingga bentonit

berikatan dengan pasir, sehingga pasir lebih kuat, namun ketika setelah

melewati titik maksimum dan kadar air dinaikan maka kekuatan akan

berangsur-angsur menurun, hal ini di karenakan bentonit tidak dapat

mengikat air lagi, hal ini sesuai dengan sifat bentonit yang hanya mengikat

air dalam jumlah terbatas. Kelebihan air bisa jadi pelumas dan membuat

pasir cetak menjadi pasta dan kekuatan turun.

Gambar 1.1 Grafik Pengaruh Air dan Bentonit pada pasirSumber: Tata Surdia “ Teknik Pengecoran Logam “ (112)

2. Kekuatan Kering

Semakin besar kadar air yang diberikan maka kekuatan kering dari

pasir cetak akan semakin besar pula. Hal ini disebabkan semakin banyak

air yang di berikan semakin banyak pula bentonit yang teraktivasi seingga

daya ikat pasir akan semakin besar.

B. Pengaruh Kadar Air Terhadap Permeabilitas Pasir Cetak

Kadar air standart untuk pasir adalah 1,5-8% tergantung dari jenis cetakan

dan logam yang dituang. Apabila kadar air bertambah, permeabilitas naik

sampai titik maksimum dan menurun bila ditambah secara terus-menerus

dengan kelebihan air permeabilitas menurun karena rongga anata butir pasir

ditempati oleh air bebas. Begitu pula dengan kadar air yang tidak cukup akan

menurunkan permeabilitas karena aka nada bentonit yang tidak teraktivasi

yang mana bentonit tersebut akan mengisi rongga antar butir pasir.

1.1.3 Pelaksanaan Pengujian

1.1.3.1 Alat dan Bahan

1. Moisture Analyser

Alat ini digunakan untuk mengukur kandungan kadar air pasir cetak.

Merk : Sartorius

Voltase : 100 – 120 / 220 – 290 VAC

Model : MA 30

Frekuensi : 50 – 60 Hz

Arus : 3,3 A / 1,6 A

Gambar 1.2 Moisture Analyzer

Sumber: Laboratorium Pengecoran Logam Teknik Mesin Universitas Brawijaya (2014)

2. Timbangan Elektrik

Alat ini digunakan untuk menimbang berat pasir cetak sebelum dan

sesudah diukur kandungan kadar airnya.

Spesifikasi alat :

Merk : Melter

Type : PJ 3000

Frekuensi : 50 – 60 Hz

Voltase : 100 – 120 V 80 mA / 200 – 240 V 45 mA

Gambar 1.3 Timbangan elektrikSumber: Laboratorium Pengecoran Logam Teknik Mesin Universitas Brawijaya (2014)

3. Cawan

Gambar 1.4 CawanSumber: Laboratorium Pengecoran Logam Teknik Mesin Universitas Brawijaya (2014)

Alat ini digunakan untuk tempat spesimen. Bahan yang digunakan dalam

pengujian ini adalah pasir cetak yang terdiri dari pasir silica dan pengikat

seberat 25 gram.

1.1.3.2 Urutan Kerja Pengujian Kadar Air

Urutan kerja dalam pengujian ini adalah

1. Ambil pasir cetak kemudian timbanglah seberat 25 gram sebanyak 5 buah

sebagai spesimen.

2. Letakan specimen pasir cetak dalam cawan specimen.

3. Masukan cawan pertama kedalam alat penentu kelembapan, panaskan 110 0C

selama 10 menit.

4. Catat kandungan air yang terbaca pada alat.

5. Ukur berat akhir pasir cetak setelah dikeringkan pada timbangan elektrik dan

catat hasilnya, ulangi langkah 2,3,4, dan 5.

1.1.4 Pengolahan Data dan Pembahasan

1.1.4.1 Pengolahan Data dan Pembahasan Kadar Air

Data hasil pengujian kadar air:

Tabel 1.1 Data Hasil Pengujian Kadar Air

No Berat Awal (gram) Berat Akhir (gram) Kadar Air (%)

1 24.295 22.883 5.80

2 24.430 23.132 5.31

3 24.660 23.432 4.97

∑ 73.385 69.438 16.08

Tabel 1.2 Hasil Perhitungan

No

Berat

Awal

(gram)

Berat

Akhir

(gram)

% Kadar

Air

(X)

2

1 24.295 22.883 5.80 0.44 0.1936

2 24.430 23.132 5.31 -0.05 0.0025

3 24.660 23.432 4.97 -0.39 0.1521

∑ 73.385 69.438 16.08 0.45 0.3482

Contoh perhitungan Spesimen 1

Berat awal 24.295 gram

Berat akhir 22.883 gram

Kadar air (X) = … ?

Jawab:

1.1.4.2 Perhitungan Data Hasil Pengujian Kadar Air

Perhitungan statistik

Kadar air rata-rata (

Simpangan baku (δ)

Simpangan Baku rata-rata

Kesalahan relative (Kr)

Digunakan α = 10%

Dengan db = n – 1 = 3 – 1 = 2

Sehingga

Dari gambar di atas diketahui bahwa dengan kadar air 5.36 % dan kadar

pengikat 4.5% adalah memenuhi daerah terima dengan perhitungan kisaran

4.323% sampai 6.347% dengan tingkat keyakinan 95 %. Kurang dari 4.323%

dan lebih dari 6.392% adalah daerah tolak.

1.1.4.3 Grafik Hubungan antara Waktu Pemanasan dengan Penguapan

Rata-rata Data Kelompok

Gambar 1.5 Grafik Hubungan antara Waktu Pemanasan dengan Penguapan Rata-rata Data Kelompok

Pada grafik di atas menunjukkan hubungan antara waktu pemanasan dengan

penguapan rata-rata. Pada kurva diatas menunjukkan grafik terus meningkat pada

waktu tertentu menjadi konstan. Kenaikan kurva diatas dipengaruhi oleh

banyaknya kadar air bebas pada pasir cetak yang menguap. Kelembapan pasir

cetak juga mengakibatkan waktu penguapan menjadi cepat.

Pada rentan waktu 2-7 menit terjadi kenaikan kurva yang menunjukkan

banyaknya air bebas yang menguap pada pasir cetak, dan pada rentan waktu 7-10

kurva mulai konstan yang menunjukkan bahwa kadar air yang ada pada pasir

cetak telah habis menguap.

Hal ini sesuai dengan dasar teori, bahwa semakin lama pemanasan

berlangsung, semakin banyak air yang menguap, lama waktu pemanasan hanya

berpengaruh pada kadar air dalam waktu tertentu, karena setelah mencapai waktu

tertentu kurva akan menjadi konstan.

1.1.4.4 Grafik Hubungan antara Waktu Pemanasan dengan Laju Penguapan

Data Kelompok

Gambar 1.6 Grafik Hubungan antara Waktu Pemanasan dengan Laju Penguapan Data Kelompok

Pada grafik diatas menunjukkan hubungan antara waktu pemanasan dengan

laju penguapan. Pada grafik diatas kurva mengalami kenaikan pada rentan waktu

2-6 menit, hal ini dikarenakan kelembapan pada lingkungan pasir cetak , serta

banyaknya kadar air bebas yang menguap selama pemanasan. Pada rentan waktu

6-7 menit grafik mulai konstan dikarenakan kadar air bebas telah habis menguap.

Lalu pada rentan waktu 7-10 grafik menjadi turun, hal ini dikarenakan waktu

pemanasan yang lama, mengakibatkan kadar air terikat menguap sepenuhnya,

namun kadar air terikat tidak menguap secepat kadar air bebas.

1.1.4.5 Grafik Hubungan antara Waktu Pemanasan dengan Penguapan

Rata-rata Data antar Kelompok

Gambar 1.7 Grafik Hubungan antara Waktu Pemanasan dengan Penguapan Rata-rata Data antar Kelompok

Pada grafik hubungan antara penguapan rata-rata dengan waktu pemanasan

data antar kelompok dapat kita lihat bahwa grafik cenderung terjadi peningkatan.

Hal ini disebabkan karena semakin lama waktu pemanasan makasemakin 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.

Pada grafik diatas terlihat pada kelompok dengan kadar air 3%, 4%, 5% terjadi

penguapan rata-rata yang cenderung konstan dan terjadi sedikit penurunan pada

menit ke-1 sampai ke-3 spesimen dengan kadar air 3%, 4%, 5% tidak ada

penyimpangan karena pemanasan moisture analyzer yang baik. Pada menit ke-5

sampai ke-10 cenderung konstan karena kadar air yang dapat diuapkan berkurang.

1.1.4.6 Grafik Hubungan antara Waktu Pemanasan dengan Laju Penguapan

Data antar Kelompok

Gambar 1.8 Grafik Hubungan antara Waktu Pemanasan dengan Laju Penguapan Data antar Kelompok

Laju penguapan adalah kecepatan air pada specimen untuk menguap

dalam interval waktu tertentu dimana pada grafik diatas terlihat apabila waktu

pemanasan saat mancapai titik maksimum laju penguapan rata-rata akan menurun,

hal ini dikarenakan air yang terkandung dalam pasir cetak berangsur-angsur habis.

Pada grafik diatas terjadi penyimpangan yaitu laju penguapan specimen

dengan kadar air 3% disebabkan pada saat pengujian kadar air 3% tekana udara

lebih tinggi dibandingkan pada saat pengujian kadar air 4%. Seperti yang

dijelaskan pada dasar teori bahwa semakin tinggi tekanan pada molekul

disekitarnya berkurang sehingga dapat bergerak bebas dan laju penguapan

semakin cepat. Pada menit ke-1 sampai ke-5 pada specimen dengan kadar air 3%,

4%, dan 5% laju penguapan cenderung naik karena masih banyak air yang

diuapkan. Pada menit ke-6 laju penguapan pada specimen dengan kadar air 3%,

4%, dan 5% cenderung menurun karena kandungan air sudah habis.

1.1.5 Kesimpulan dan Saran

1.1.5.1 Kesimpulan

1. Pada grafik penguapan rata-rata data kelompok tidak ada penyimpangan

karena grafik naik pada titik tertinggi, kemudian turun secara konstan karena

suhu telah mencapain 110oC dan sesuai dasar teori.

2. Pada grafik penguapan rata-rata kelompok tidak ada penyimpangan karena

grafik naik pada titik tertinggi kemudian turun secra konstan karena air sudah

menguap seluruhnya dan sesuai dengan dasra teori.

3. Pada grafik penguapan rata-rata data antar kelompok tidak ada penyimpangan

karena suhu sudah mencapai 110oC semua kondisi terjadi demikian pula pasir

cetak dengan kadar air 35, 4%, dan 5% ini sesuai dengan dasar teori.

4. Pada grafik laju penguapan antar kelompok terjadi sedikit penyimpangan pada

titik kedua, tetapi pada titik berikutnya naik pada titik tertinggi, kemudian

turun secara konstan karena air sudah menguap seluruhnya, semua kondisi ini

terjadi demikian pada pasir cetak dengan kadar air 3%, 4%, dan 5%.

5. Semua perhitungan masuk dalam data yang diterima dalam toleransi yang

membuktikan data yang sesuai.

1.1.5.2 Saran

1. Diharapkan praktikan lebih memahami cara kerja dan prosedur pengujian agar

praktikum lebih lancer.

2. Diharapkan semua asisten membantu praktikan saat praktikum.

Alat-alat yang ada di laboratorium didata ulang dan diperbarui.

1.2 Pengujian Kadar pengikat

1.2.1 Tujuan Praktikum

1. Agar praktikan mengetahui macam-macam pengikat.

2. Agar praktikan mengetahui kadar pengikat terhadap karakteristik pasir cetak.

3. Agar praktikan mengetahui alat yang digunakan untuk uji kadar pengikat.

1.2.2 Dasar Teori

1.2.2.1 Definisi

Kadar pengikat adalah jumlah pengikat yang terkandung dalam pasir cetak

dan dinyatakan dalam prosentase. Sedangkan pengikat sendiri adalah material

yang memiliki daya tarik yang kuat terhadap air dan juga digunakan untuk

mengikat butir-butir pasir yang bisaanya berukuran kurang lebih 20 µm atau

0.0008 inch, fungsi dari kadar pengikat adalah mengikat pasir cetak sekaligus

pasir cetak mempunyai sifat mampu bentuk sehingga mudah dalam pembuatan

cetakan dengan kekeuatan dan permeabilitas yang cocok.

Kadar lempung (%) = x 100 % x Kadar air rata-rata

1.2.2.2 Macam-macam Pengikat

A. Lempung

Tanah lempung dihasilkan oleh batuan yang berasal dari pelapukan kerak

bumi yang sebagian besar tersusun oleh batuan feldspatik, terdiri dari unsur-

unsur seperti silicon, oksigen dan aluminium. Aktivasi panas bumi membuat

pelapukan batuan silica oleh asam karbonat kemudian membentuk tanah

lempung.

Gambar 1.9 Tanah LiatSumber: Annonymous 1 (2012)

1. Lempung Primer

Lempung primer adalah yang berasal dari batuan feldspatik yang

dipicu tenaga endogen dari batuan induk yang tidak berpindah, lempung

jenis ini lebih murni daripada lempung sekunder.

Gambar 1.10 Lempung PrimerSumber: Mengenal Tanah Liat atau Lempung

Lempung ini antara lain adalah bentonit. Bentonit sendiri ada dua macam

yaitu:

a. Wyoming / Na Bentonit (Swelling bentonit)

Gambar 1.11 Wyoning / Na BentonitSumber: Mengenal Tanah Liat (2012)

Na bentonit memiliki daya ikat tinggi 8 kali bila dicelup ke air.

Dalam keadaan kering berwarna putih dan dalam keadaan basah

terkena sinar matahari berwarna mengkilap.

http://ruangkumemajangkarya.files.wordpress.com/2012/01/batuan-kaolin1.jpg

b. Mg, Ca Bentonit (Non-Swelling bentonit)

Gambar 1.12 Mg, Ca BentonitSumber: Mengenal Tanah Liat atau Lempung.2012

Bentonit ini kurang mengembang bila dicelup ke air dan tetap

terdispersi ke dalam air, tetapi secara alami atau setelah diaktivasi oleh

air maka akan punya sifat menghisap yang baik.

2. Lempung sekunder

Gambar 1.13 Lempung SekunderSumber: Anonymous 1 (2012)

Kebalikan dari lempung primer, jenis ini berasal dari pelapukan

batuan feldspatik yang berpindah jauh dari pelapukan batuan induknya

oleh tenaga eksogen. Dalam perjalanan perpindahannya lempung ini

bercampur dengan bahan-bahan organik dalam tanah yang mengubah sifat-

sifatnya baik secara kimia ataupun fisika.

http://ruangkumemajangkarya.files.wordpress.com/2012/01/tanah-liat-merah-earthenware-clay.jpg

a. Tanah liat tahan api (Fire clay)

Gambar 1.14 Tanah liat tahan apiSumber: Anonymous 1 (2012)

Lempung ini biasanya terang keabu-abuan gelap menuju hitam.

Biasanya diperoleh dalam wujud bongkahan yang menggumpal dan

padat. Jenis ini tahan api dengan suhu tinggi tanpa mengubah

bentuknya.

b. Tanah liat Stone wall

Gambar 1.15 Tanah liat Stone wallSumber: Anonymous (2012)

Jenis ini tidak mengalami perubahan bentuk saat pembakaran

gerabah (easthwave). Titik leburnya sekitar 14.000 ºC. biasanya jenis

ini menjadi material utama untuk membuat benda-benda keramik.

http://ruangkumemajangkarya.files.wordpress.com/2012/01/tanah-liat-tahan-api.jpg

http://ruangkumemajangkarya.files.wordpress.com/2012/01/tanah-liat-ball-clay.jpg

c. Tanah liat ball clay

Gambar 1.16 Ball ClaySumber: Anonymous (2012)

Jenis ini disebut tanah liat sedimen memiliki butir-butir yang

halus dengan daya plastis tinggi. Pada umumnya berwarna abu-abu.

B. Semen

Semen adalah hasil industri dan paduan bahan baku kapur dan lempung

sebagai bahan pengganti lainnya dengan hasil akhir berupa padatan berbentuk

bubuk, tanpa adanya memandang proses pembuatannya yang mengeras jika

dicampur dengan air.

Gambar 1.17 semen warna abuSumber: Anonymous 2 (2012)

Semen warna putih adalah semen yang lebih murni daripada semen

warna abu yang digunakan untuk pekerjaan finishing.

Gambar 1.18 Semen putihSumber: Anonimous 2 (2012)

Oil well cement adalah semen khusus yang digunakan ke dalam proses

pengeboran minyak bumi baik di darat maupun di lepas pantai.

Gambar 1.19 Oil well cementSumber: Anonimous (2012) Macam-macam Perekat Dinding.2012

Mix and fly cement adalah hasil campuran semen abu dengan pozzolon

buatan . Fly ash adalah hasil campuran pembakaran batubara yang

mengandung amorphas silica, aluminium oksida, besi oksida, dan oksida lain.

Semen ini untuk membuat beton lebih keras.

Gambar 1.20 Mix and fly cementSumber: Macam-macam Perekat Dinding (2012)

1.2.2.3 Pengaruh Kadar Pengikat terhadap Karakteristik Pasir Cetak

a. Pengaruh terhadap Kekuatan

Kekuatan pasir cetak akan meningkat jika pada pasir cetak dicampur

dengan lempung sampai 10%. Hal ini karena pasir cetak permukaan

singgungnya diikat oleh lempung. Jika lebih dari 10% kekuatannya cenderung

konstan. Ini disebabkan karena lempung tidak hanya mengikat pasir saja,

namun juga mengikat butiran antar lempung.

Gambar 1.21 Grafik Hubungan Kadar Lempung dengan KekuatanSumber: Heine.1976:100

b. Pengaruh terhadap Permeabilitas

Jika semakin tinggi kadar pengikat pada pasir cetak, maka permeabilitas

pasir cetak akan semakin tinggi sampai pada titik maksimum. Tapi jika

melebihi titik maksimum permeabilitas akan menurun, karena semakin

banyak kadar pengikat, maka ikatan antar butir pasirnya sendiri kuat dan

rongga antar butirnya sebagaimana akan ditutupi pengikat yang tidak

teraktivasi oleh air, sehingga menurunkan permeabilitasnya.

1.2 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.

Gambar 1.22 Kompor ListrikSumber: Laboratorium Pengecoran Logam Teknik Mesin Universitas Brawijaya (2014)

2. Timbangan Listrik

Alat ini digunakan untuk menimbang spesimen sebelum dan sesudah

dikeringkan.

Gambar 1.23 Timbangan ElektrikSumber: Laboratorium Pengecoran Logam Teknik Mesin Universitas Brawijaya (2014)

3. Panci.

Digunakan untuk menghilangkan lempung pada pasir dan untuk

mengeringkan pasir pada kompor listrik

Gambar 1.24 PanciSumber: Laboratorium Pengecoran Logam Teknik Mesin Universitas Brawijaya (2014)

4. Gelas Ukur.

Alat ini digunakan untuk mengukur volume larutan yang dipakai.

Gambar 1.25 Gelas UkurSumber: Indonetwork.2012

Bahan yang digunakan untuk pengujian kadar lempung yang dipakai:

- Pasir cetak seberat 100 gr

- Larutan NaOH 2,5 % sebanyak 50 mL

- Air sebanyak 950 mL

1.2.3.2 Urutan Kerja Pengujian

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

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 – 1100C

8. Aduk pasir hingga kering

9. Timbang pasir cetak kering tersebut dan catat hasilnya

10. Hitung kadar lempung dengan rumus di bawah ini :

1.2.4 Pengolahan Data dan Pembahasan Kadar Pengikat

1.2.4.1 Data Hasil Pengujian Kadar Pengikat

Tabel 1.3 Data Hasil Pengujian Kadar Pengikat

No Berat Awal (gram) Berat Akhir (gram)Kadar Pengikat

(%)

1 100 87.25 7.4

2 100 87.05 7.6

3 100 87.13 7.52

Tabel 1.4 Data Hasil Perhitungan

NoBerat Awal

( gram )

Berat Akhir

( gram )

% Kadar

Lempung

( X )

2

1. 100 87.25 7.4 -0.107 0.011

2. 100 87.05 7.6 -0.093 0.009

3. 100 87.13 7.52 0.013 0.0002

300 261.43 22.52 0.00 0.0212

1.2.4.2 Perhitungan Data Hasil Pengujian Kadar Pengikat

Perhitungan statistic

Prosentase kadar pengikat specimen

Kadar air rata-rata ( )

Simpangan baku (δ)

Simpangan Baku rata- rata ( )


Digunakan α = 10%

Dengan db = n – 1 = 3 – 1 = 2

Sehingga

Didapatkan nilai kadar pengikat rata-rata pasir cetak 7.507% setelah

dilakukan perhitungan statistic, maka nilai kadar air rata-rata didaerah terima

dengan kisaran 7.207% sampai 7.807% dengan tingkat keyakinan 90%.

1.2.4.3 Pembahasan

Standar kadar pengikat dalam pasir cetak adalah 4%-8%. Bila kadar

pengikat terlalu banyak, mengakibatkan tidak berfungsinya kadar air sebagai

activator, karena ketika bentonit tidak teraktivasi, maka bentonit akan mengisi

celah pasir. Tetapi jika kadar pengikat yang terlalu sedikit, maka hasil pasir

cetakan lembek, karena kandungan kadar air lebih banyak dari pada bentonit,

sehingga pasir cetak tidak bisa terikat secara sempurna. Pada pengujian kali ini

kadar air 5% dan bentonit 6% digunakan juga larutan NaOH untuk memisahkan

bentonit dengan butiran pasir.


1.2.5.1 Kesimpulan

1. Dari hasil pengujian dapat diperoleh kadar bentonit rata-rata adalah 7.507%

dengan interval antara 7.207% sampai 7.807% dengan tingkat keyakinan 95%

2. Kandungan bentonit belum sesuai dengan kadar bentonit yang dikehendaki

yaitu dengan kadar 6%, tetapi masih sesuai dengan kadar bentonit yang tidak

dikehendaki.

3. Bentonit adalah butiran yang digunakan untuk mengikat butir pasir cetak

sehingga mempunyai sifat mampu bentuk.

4. Pengaruh kadar pengikat ( bentonit)

Terhadap permeabilitas

Semakin tinggi kadar bentonit maka permeabilitas semakin rendah

karena pasir cetak akan semakin kuat, butir pada pasir cetak akan terikat

secara kuat dan rongga antar butirnya sebagian tertutup pengikat, begitu

pula sebaliknya.

Terhadap kekuatan

Kekuatan akan meningkat jika pada pasir cetak dicampur pengikat

sampai 10%, karena ikatan antar butirnya semakin kuat. Namun jika

penambahannya lebih dari 10% cenderung menurun karena butiran

pengikat saling mengikat sendiri.

1.2.5.2 Saran

1. Sebaiknya asisten member sedikit gambaran didunia kerja

2. Praktikan sebaiknya memakai masker saat praktikum.

3. Sebaiknya tangan menggunakan sarung tangan agar tidak gatal pada

pencampuran NaOH.

1.3 Pengujian Distribusi Besar Butir Pasir Cetak

1.3.1 Tujuan Praktikum

1. Agar praktikan mengetahui besar butir pasir cetak melalui nomor kehalusan

pasir cetak.

2. Agar praktikan mengetahui prosentase dari ukuran butir pasir yang ada pada

cetakan.

3. Agar praktikan memahami dan mampu melakukan pengujian distribusi pasir

cetak.

1.3.2 Dasar Teori

1.3.2.1 Definisi Pasir

Pasir merupakan produk dari hancurnya batu-batuan dalam jumlah

waktu lama. Alasan pemakai pasir sebagai bahan cetakan adalah karena murah

dan ketahanannya terhadap temperatur tinggi. Pemilihan jenis pasir untuk cetakan

melibatkan beberapa faktor penting seperti bentuk dan ukuran pasir. Sebagi

contoh pasir halus dan bulat akan menghasilkan permukaan yang halus dan bulat

akan menghasilkan permukaan yang halus. Untuk membuat pasir cetak selain

dibutuhkan pasir, juga dibutuhkan pengikat dan air, ketiga bahan tersebut diaduk

dengan komposisi tertentu dan siap dipakai sebagai bahan pembuat cetakan.

1.3.2.2 Komposisi Kimia Pasir

Tabel 1.5 Komposisi Kimia Pasir

Sumber: Heine.(1976,86)

Pasir untuk pengecoran logam memiliki kandungan SO2 yang sangat

dominan. Hal ini dapat dilihat pad tabel diatas, dimana kandungan SO2 lebih kecil

daro 90%, pada semua jenis pasir yang disajikan pada tabl. Selain senyawa SO2

terdapatjuga unsur atau senyawa lainnya. Pada jenis pasir tertentu seperti Fe,

Fe203, Io3, dan lain-lain.

1.3.2.3 Macam-macam Pasir

Pasir cetak adalah media yang digunakan dalam proses pengecoran

logam yang tyerdiri dari bahan-bahan pasir silika, pengikat dan air sebagai

aktivator, secara umum pasir dibagi menjadi 2 yaitu:

1. Pasir Alam

Pasir yang tersedia di alam tanpa bantuan manusia, terdiri dari:

a. Pasir alam yang lansung bisa digunakan

Pasir alam ini langsung bisa digunakan setelah diambil dari alam

dan tinggal dicampur air untuk digunakan sebagai pasir cetak. Hal ini

dikarenakan jenis ini sudah memiliki adhesi yang kuat dan memiliki kadar

pengikat yang cukup langsung digunakan. Pasir ini dipilih karena

harganya yang murah dan mudah didapat. Besarnya adhesi pada pasir

alami ini mengakibatkan gaya tarik-menarik antar molekul yang berbeda,

akibatnya pasir ini sudah memiliki kadar pengikat yang cukup untuk

dipakai langsung untuk menjadi cetakan pasir . Contoh:

Pasir Gunung

Pasir gunung didapat dengan jalan digali dari lapisan pasir tua.

Pasir tersebut mengandung lempung yang kebanyakan dapat dipakai

setelah dicampur dengan air.

Gambar 1.26 Pasir GunungSumber: Pengujian Distribusi Besar Butir (2012)

b. Pasir alam yang tidak bisa langsung digunakan

Pasir jenis ini tidak bisa langsung digunakan sebagai pasir cetak,

namun memerlukan bahan lain sebagai pengikat, karena pasir ini sifat

adhesinya kurang. Contoh:

Pasir pantai

Pasir ini tidak dapat digunakan langsung karena pasir ini sifat

adhesinya kurang, Pasir ini juga mengandung kotoran yang banyak

organik.

Gambar 1.27 Pasir PantaiSumber: Pengujian Distribusi Besar Butir.2012

- Pasir sungai

Pasir yang merupakan hasil kikisan batu-batuan yang keras

dan tajam, pasir ini butirannya cukup baik (antar 0,063mm-5mm).

Sehingga dibutuhkan pengikat untuk mengikatnya , biasanya

pengikat yang digunakan yaitu lempung atau bentonit.

Gambar 1.28 Pasir sungaiSumber: Pengujian Distribusi Besar Butir(2012)

- Pasir silicon alami

Pasir ini dapat diambil dari pegunungan dalam keadaan alami

dan tidak dapat melekat dengan sendirinya. Pasir ini memiliki

kandungan utama SiO2 dan kotoran lain seperti mika dan fospor.

Sifat umum pasir ini yaitu cukup taham terhadap teperatur tinggi,

umur pemakainnya panjang, serta harganya murah, bentuk butir

beragam, koefisien muai tinggi, cenderung melekat pada coran,

bahan pengikat yang sering digunakan adalah, bentonit, illini, dam

kaolinit.

Gambar 1.29 Pasir Silika AlamiSumber: Pengujian Distribusi Besar Butir.20122. Pasir Buatan

Pasir yang sengaja dibuat untuk memperoleh butir pasir sesuai dengan

yang diinginkan. Pasir ini berasal dari pasir olahan dan pasir alam maupun

campuran dari bahan kimia, memiliki daya tahan temperatur tinggi, contoh:

- Pasir silika buatan

Pasir silica buatan ini diperoleh dengan memecah batu kuarsa

atau kuarsit. Kandungan utama SiO2.

Gambar 1.30 Pasir silica buatanSumber: Pengujian Distribusi Besar Butir (2012)

- Pasir chromit

Pasir chromit, berbentuk angular dengan warna hitam memiliki

beberapa sifat, yaitu:

Secara kimia tidak reaktif dan sangat reaktif.

Stabilitas thermal dan sifat chilling sangat baik.

Ekspansi thermalnya dua kali dari pasir zirkon.

Sering mengandung pengotor yang menyerap air.

Gambar 1.31 Pasir ChromitSumber: Pengujian Distribusi Besar Butir (2012)

- Pasir zircon

Pasir zircon biasnya berbentuk zirconium silicate sangat reaktif

dan memiliki karakteristik foundry yang baik, sifat zikcon yaitu :

Ekspansi thermal rendah.

Reaktivitas terhadap logm cair rendah.

Tidak meleleh bersama logam cair.

Massa jenis tinggi, sering digunakan untuk bagian permukaan

rongga cetakan.

Gambar 1.32 Pasir zircon Sumber: Pengujian Distribusi Besar Butir(2012)

1.3.2.4 Ukuran dan dimensi Butiran Pasir Cetak

Ukuran dan dimensi butiran pasir cetak mempengaruhi karakteristik pasir

cetak. Semakin kecil butiran maka bidang kontaknya semakin besar dan akan

meningkatkan kekuatan pasir cetak, namun akan berakibat kurangnya

permeabilitas terhadap logam cair. Suatu cara untuk menyatakan besarnya butir

pasir ditunjukkan dengan GFN (Grain Fineness Number) menyatakan ukuran

rata-rata kehalusan butir pasir. Semakin tinggi GFN maka butiran pasir semakin

halus dan daya salur udara (permeabilitas) semakin rendah. Macam-macam

bentuk pasir cetak antara lain:

Gambar 1.28 ukuran dan dimensi butiran pasir cetak

Sumber : Principal of Casting Metalurgi (1976,87)

1. Butir pasir bulat

- Kelebihan : a. Jumlah pengikat sedikit, siklus kontak

antar butiran sehingga menghasilkan bentuk bulat.

b. Permeabilitas tinggi karena bentuk butiran pasir yang

bulat menyebabkan banyak rongga.

- Kekurangan : a. Kekuatan kurang baik, hal ini

dikarenakan sudut kontak pada butiran pasir bulat kecil.

Gambar 1.29 Bentuk pasir butir bulatSumber : Principal of Casting Metalurgi (1976,87)

2. Butir pasir sebagian bersudut

- Kelebihan : a. Kekuatan lebih tinggi dari butir pasir

bulat, karena sudut yang ada membuat lebih sulit

terjadinya slip

- Kekurangan : a. Permeabilitas rendah, karena rongga

butir menjadi semakin kecil

b. Jumlah pengikat lebih banyak dari butir pasir bulat

karena sudut kontak pada pasir sebagian bersudut

semakin besar.

Gambar 1.30 Bentuk butir pasir sebagian bersudutSumber : Principal of Casting Metalurgi (1976,87)

3. Butir pasir bersudut

- Kelebihan : a. Kekuatan lebih tinggi dari butir pasir,

sebagian bersudut karena sudut kontaknya lebih besar

dari butir pasir sebagian bersudut.

- Kekurangan : a. Permeabiltasnya lebih rendah dari butir

pasir sebagian bersudut karena pasirnya memiliki rongga

bersudut

b. Jumlah pengikat lebih banyak dari butir pasir sebagian

bersudut, karena sudut kontak pada pasir bersudut makin

besar.

Gambar 1.31 Bentuk butir pasir bersudutSumber : Principal of Casting Metalurgi (1976,87)

4. Butir pasir compound

- Kelebihan : a. Kekuatan tinggi karena sudut kontaknya paling besar.

- Kekurangan : a. Permeabilitas buruk, karena tidak

mempunyai rongga antar butiran.

b. Rapuh

c. Jumlah pengikat banyak, karena sudut kontaknya paling

besar.

Gambar 1.32 Bentuk butir pasir compoundSumber : Principal of Casting Metalurgi (1976,87)

Pada kondisi ideal, jenis butiran pasir bulat lebih baik daripada butir pasir

compund, karena butiran pasir bulat yang diperlukan lebih sedikit untuk

mendapatkan kekuatan dan permeabilitas tertentu alirannya baik sekali.

1.3.2.5 Distribusi Besar Butir Pasir Cetak

Pada umumnya pasir cetak tidak terdiri dari butiran-butiran dengan ukuran

yang sama. Untuk mengetahui distribusi pasir yang mempunyai besar butir yang

berbeda-beda, maka dilakukan analisa ayak (mesh). Mesh digunakan

untuk ,menentukan distribusi besar butir pasir. Istilah mesh dalam pengukuran

ayakan berarti jumlah lubang perpanjangan. Jika digunakan secara teknis tidak

berarti kecuali bila diameter ayakan ditentukan, sehingga ukuran lubang dapat

ditentukan.

Tabel 1.6 Tabel Mesh

Sumber: Heine.1976 (103)

Tabel 1.7 Finest Number

Sumber: Heine.1976 (103)

1.3.2.6 Syarat Pasir Cetak

Syarat-syarat pasir cetak antara lain:

1. Mempunyai sifat mampu bentuk yang baik, pasir cetak harus mempunyai sifat

ini karena menyesuaikan pola serta mampu dibentuk dan diuji.

2. Permeabilitas yang cocok, permeabilitas adalah kemampuan suatu pasir cetak

untuk dialiri suatu fluida yang dimaksud adalah udara. Permeabilitas harus

cocok karena jika permeabilitas kurang baik kemampuan alirnya juga kurang

sehingga nanti ada udara yang terjebak di dalam coran dan menyebabkan

cacat pada hasil coran.

3. Distribusi besar butir yang cocok, karena berpengaruh pada hasil coran.

4. Tahan terhadap temperatur tinggi

5. Komposisi yang cocok dalam pembuatan pasir cetak

6. Mampu didaur ulang

7. Pasir harus murah dan mudah didapat

1.3.2.7 Pengaruh Distribusi Besar Butir Pasir Cetak terhadap Karakteristik

Pasir Cetak

Karakteristik pasir cetak yang paling penting adalah kekuatan dan

permeabilitas.

a. Pengaruh distribusi besar butir pasir cetak terhadap kekuatan pasir cetak

Jika ukuran butir pasir cetak kecil kekuatan pasir cetak besar karena luas

bidang kontaknya besar dibandingkan dengan besar angka tertentu. Kemudian

dijumlahkan dan dibagi dengan prosentase pasir yang tertinggal. Bilangan ini

berguna untuk membandingkan kekuatan berbagai jenis pasir.

b. Pengaruh distribusi besar butir pasir cetak terhadap permeabilitas pasir cetak

Permeabilitas pasir cetak kecil jika butiran pasir pasir cetak tidak

seragam karena luas bidang kontaknya juga besar serta permeabilitas kecil.

Jika butiran pasir cetak berbentuk kristal karena luas bidang kontaknya juga

besar akibatnya butiran kristal penuh menjadi butiran kecil sehingga mengisi

rongganya. Begitu pula sebaliknya, permeabilitas pasir cetak besar jika

butiran pasir cetak seragam karena luas bidang kontaknya kecil.

1.3.3 Pelaksanaan Pengujian

1.3.3.1 Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan 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

• Volatse : 220 V

• Daya : 430 Watt

• Buatan : Jerman Barat

• Artikel : 30 40 0010

• No Seri : 01849038

• Frekuensi : 50 Hz

Gambar 1.33 Mesin Pengguncang RotapSumber: Laboratorium Pengecoran Logam FTUB (2014)

2. Timbangan Pasir Elektrik

Alat ini digunakan untuk menimbang pasir yang akan diuji.

Gambar 1.34 Timbangan ElektrikSumber: Laboratorium Pengecoran Logam FTUB (2014)

3. Tempat Pasir

Alat ini digunakan untuk menampung pasir silica.

Gambar 1.35 Tempat pasirSumber: Laboratorium Pengecoran Logam FTUB (2014)1.3.3.2 Urutan Kerja Pengujian

Urutan Kerja Pengujian Urutan pengujian distribusi pasir cetak adalah:

1. Ambil pasir cetak seberat 100 gr sebanyak (3 sampel.)

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

semakin besar meshnya, lau letakkan pada mesin rotap.

3. Letakkan spesimen pasir cetak pada ayakan paling atas.

4. Hidupkan mesin rotap selama 5 menit, frekuensi 50 Hz.

5. Timbang berat pasir yang ada di tiap mesh.

6. Cari harga Sn dari tiap mesh yang ada dari table yang terlampir.

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

AFS.

1.3.4 Pengolahan Data dan Pembahasan

1.3.4.1 Data Hasil Pengujian Distribusi Besar Butir Pasir Cetak

Tabel 1.8 Data Hasil Pengujian

No Mesh (µm) Berat 1 (gram)Berat 2

(gram)

Berat 3

(gram)

1 315 17.60 16.78 18.64

2 280 2.79 4.71 2.99

3 250 3.52 3.48 3.22

4 200 7.77 6.5 6.97

5 180 3.21 3.76 4.6

6 160 4.43 4.74 4.55

7 140 2.71 2.34 2.67

8 125 2.63 2.51 2.21

9 Sisa 3.04 3.67 2.96

Rumus yang digunakan untuk mencari nomor kehalusan pasir cetak

adalah:

Rumus untuk mencari AFS:

Tabel 1.9 Data Perhitungan Spesimen 1

NoUkuran Mesh

(µm)Sn Wn (gram) (Wn x Sn)

1 315 60.366 17.60 1062.44

2 280 68.080 2.79 189.94

3 250 77.046 3.52 271.2

4 200 95.066 7.77 738.66

5 180 107.197 3.21 344.1

6 160 119.328 4.43 528.62

7 140 136.636 2.71 370.3

8 125 154.364 2.63 405.98

9 Sisa (tan) 620 3.04 1884.8

∑ 47.7 5796.04

Tabel 1.10 Pelipat Sn untuk perhitungan nomor kehalusan butir.

Sumber: Surdia dan chijiwa.2000:122


NoUkuran Mesh


1 315 60.366 16.78 1012.94

2 280 68.080 4.71 320.66

3 250 77.046 3.48 268.12

4 200 95.066 6.5 617.93

5 180 107.197 3.76 403.06

6 160 119.328 4.74 565.61

7 140 136.636 2.34 319.732

8 125 154.364 2.51 387.45

9 Sisa (tan) 620 3.67 2275.4

∑ 1438.085 47.7 6170.9




NoUkuran Mesh


1 315 60.366 18.64 1125.2

2 280 68.080 2.99 230.56

3 250 77.046 3.22 248.09

4 200 95.066 6.97 662.61

5 180 107.197 4.6 493.1

6 160 119.328 4.55 542.94

7 140 136.636 2.67 364.82

8 125 154.364 2.21 341.14

9 Sisa (tan) 620 2.96 1835.2

∑ 1438.085 48.81 5483.7




NoUkuran

Mesh (µm)Us M Wn1 Wn1.M

1 315 48.319 38.32 17.60 674.41

2 280 53.448 41.742 2.79 116.4

3 250 60.345 45.173 3.52 159.005

4 200 73.934 52.623 7.77 408.88

5 180 83.77 59.18 3.21 189.97

6 160 93.607 65.738 4.43 291.22

7 140 106.512 74.884 2.71 199.407

8 125 120.465 85.349 2.63 221.09

9 Sisa (tan) 620 300 3.04 912

∑ 47.7 3172.4

o Mencari nilai Us

o Mencari nilai M


NoUkuran


1 315 48.319 38.32 16.78 642.99

2 280 53.448 41.742 4.71 196.52

3 250 60.345 45.173 3.48 157.2

4 200 73.934 52.623 6.5 342.05

5 180 83.77 59.18 3.76 222.52

6 160 93.607 65.738 4.74 311.6

7 140 106.512 74.884 2.34 172.18

8 125 120.465 85.349 2.51 211.006

9 Sisa (tan) 620 300 3.67 1101

∑ 47.7 3357.06

o Mencari nilai Us

o Mencari nilai M


NoUkuran


1 315 48.319 38.32 18.64 714.27

2 280 53.448 41.742 2.99 124.75

3 250 60.345 45.173 3.22 145.45

4 200 73.934 52.623 6.97 366.78

5 180 83.77 59.18 4.6 272.23

6 160 93.607 65.738 4.55 299.108

7 140 106.512 74.884 2.67 196.46

8 125 120.465 85.349 2.21 185.78

9 Sisa (tan) 620 300 2.96 888

∑ 48.81 3192.84

o Mencari nilai Us

o Mencari nilai M

Tabel 1.18 Skala AFS

No Spesimen AFSn (X) 2

1 1 66.5073 -0.5437 0.2956

2 2 69.232 2.181808 4.757

3 3 65.414 -1.6373 2.68

∑ 201.153 0 7.733

Perhitungan statistik

AFS rata-rata ( )

Simpangan baku (δ)

Simpangan Baku rata- rata ( )


Digunakan α = 10%

Dengan db = n - 1 = 3 – 1 = 2

Sehingga

Didapatkan nilai AFS rata-rata pasir cetak 67.051. Setelah

dilakukan perhitungan statistic, maka nilai AFS rata-rata dengan kisaran

61.311% sampai 72.791% dengan tingkat keyakinan 90%.

1.3.5 Pembahasan

Pada data nilai AFS pada saat pengujian diperoleh data sebabgai berikut.

1. Spesimen 1 dengan nilai AFS 66.5073



Dengan perhitungan statistic, diambil resiko kesalahan sebesar 10% dan

derajat kebebasan sebesar 2 diperoleh 61.311≤AFS≤72.4137. Dimana dengan

derajat tingkat keyakinan 90% menunjukkan bahwa data sempel specimen yang

diperoleh termasuk dalam range tersebut.

Drai hasil pengujian tiap specimen tersebut didapatkan data nilai AFS sesuai

dengan standar nomor kehalusan butir pasir berdasarkan AFS standar yaitu 40-

280.

Jadi dengan demikian dapat diketahui bahwa nilai FN yaitu untuk mencari

nomor kehalusan butir pasir dengan memasukkan ke dalam range tersebut.

Sedangkan AFS yaitu nilai untuk mencari nomor kehalusan butir pasir dengan

memasukkan ke dalam range, apakah memenuhi standar butiran pasir berdasarkan

AFS standar (40-200) sehingga layak untuk digunakan sebagai pasir cetak.


1.3.6.1 Kesimpulan

2. Dari hasil pengujian dengan 3 spesimen diperoleh harga nomor kehalusan

butir pasir yaitu FN dan AFS.

3. AFS rata-rata 67.051 dan intervalnya 61.31028 sampai 72.79172 dengan

tingkat keyakinan 90%

4. Standar AFS butir pasir yang layak digunakan adalah 40-220. Dari hasil

pengujian maka pasir cetak yang diuji telah memnuhi syarat standar kehalusan

butir pasir yaitu dalam range AFS 40-220.

1.3.6.2 Saran

2. Ketika akan melakukan praktikum, disarankan untuk membaca modul

sebelum melakukan praktikum

3. Sebaiknya pasir yang akan digunakan untuk praktikum harus benar-benar

kering

4. Sebaiknya pasir yang digunakan untuk praktikum adalah pasir yang baru.

Daftar Pustaka

Surdia dan chijiwa.2000:122

Heine.1976 (103)

Principal of Casting Metalurgi (1976,87)

Pengujian Distribusi Besar Butir (2012)

Laboratorium Pengecoran Logam Teknik Mesin Universitas Brawijaya (2014)

Tata Surdia “ Teknik Pengecoran Logam “ (112)

Anonymous 1 : Mengenal Tanah Liat atau Lempung.2012

Macam-macam Perekat Dinding.2012

Heine.1976:100

Ketikan PL I

Documents

Transcript of Ketikan PL I