PL 1
PENGUJIAN KOMPOSISI PASIR CETAK
1.1 Pengujian kadar air pasir cetak
1.1.1 Tujuan pengujian
1. Praktikan mengetahui dan memahami persentase kadar air
2. Praktikan mengetahui laju penguapan
3. Praktikan mengetahui penguapan rata-rata
1.1.2 Dasar Teori
1.1.2.1 Definisi dan Fungsi Kadar Air
Kadar air adalah jumlah air yang terkandung pada suatu materi, yang dalam konteks
bab ini adalah pasir cetak. Kadar air biasanya dinyatakan dalam prosentase (%). Berat
basah adalah berat pasir yang mengandung kadar air, sedangkan berat kering adalah berat
pasir yang sudah tidak ada kadar airnya.
Kadar Air (% )=Berat Basah−Berat KeringBerat Basah
×100 %
(Sumber :Surdia dan Kenji, Teknik Pengecoran Logam halaman 15)
Fungsi air adalah sebagai sebagai aktifator, yaitu air berfungsi sebagai aktifator
daya ikat bentonit sehingga dapat digunakan untuk mengikat pasir cetak. Besar kadar air
standar dalam pembuatan cetakan dengan pasir cetak adalah daerah antara 1,5% - 8%.
(Principles of metal casting. Richard W Heine. 88) Bila kadar air kurang dari 1,5% maka
fungsi air sebagai aktifator tidak akan berjalan sempurna karena hanya sedikit bentonit
yang teraktifasi. Bila kadar air lebih dari 8% maka air yang tidak berikatan akan terlalu
banyak pada celah-celah anatar butir pasir yang mengakibatkan pasir menjadi terlalu
lembek untuk dibentuk.
1.1.2.2 Macam-macam Air
1. Air bebas
Air yang tidak berikatan dengan pengikat atau tidak berfungsi sebagai aktifator.
Air yang terletak pada celah-celah antar butir pasir dan permukaan pasir yang
diuapkan pertama kali.
2. Air terikat
Air yang berikatan dengan pengikat dan berfungsi sebagai aktifator. Air ini
melekat dengan bentonit (pengikat) pada butiran pasir yang diuapkan setelah air bebas
menguap secara keseluruhan
1.1.2.3 Pengaruh Kadar Air terhadap Pengujian Karakteristik Pasir Cetak
1. Pengaruh Kadar Air Terhadap Kekuatan
Gambar 1.1 Pengaruh Air dan Bentonit pada Pasir CetakSumber : Surdia dan Kenji. Teknik Pengecoran Logam. 112
- Kekuatan basah
Dalam gambar 1.1 terlihat bahwa dengan kadar pengikat yang tetap dan
kadar air yang meningkat, maka kekuatan basah akan meningkat, sampai titik
maksimum, karena pengikat telah teraktivasi seluruhnya, kemudian akan
mengalami penurunan setelah mencapai titik maksimum dikarenakan air bebasnya
yang terdapat pada cetakan terlalu berlebih sehingga bentonit menjadi pasta dan
daya ikatnya menurun.
- Kekuatan kering
Dalam gambar 1.1 terlihat semakin besar kadar air yang diberikan maka
kekuatan kering dari pasir cetak akan semakin besar. Hal ini menyebabkan
semakin banyak air yang diberikan maka semakin banyak pula pengikat yang
teraktivasi daya ikatnya sehingga daya ikat pasir cetak akan semakin meningkat.
Dengan begitu kekuatan kering dari pasir cetak akan semakin bertambah.
2. Pengaruh Kadar Air Terhadap Permeabilitas
Dengan kadar pengikat yang tetap dan kadar air meningkat maka permeabilitas
akan meningkat sampai titik maksimun karena semua pengikat telah traktifasi,
kemudian permeabilitas menurun karena jumlah air bebas yang mengisi rongga butir
pasir semakin banyak sehingga permeabilitasnya menurun.
1.1.2.4 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Penguapan Kadar Air
1. Waktu pemanasan
Dengan semakin lama waktu pemanasan maka kadar air yang menguap semakin
besar. Bila pemanasan pada waktu tertentu penguapan akan terjadi semakin konstan.
Hal ini dikarenakan kadar air dalam pasir cetak telah habis menguap. Waktu
pemanasan menentukan seberapa banyak kalor yang diterima oleh pasir cetak,
sehingga semakin banyak kalor yg diterima maka kadar air semakin banyak yang
menguap.
2. Temperatur pemanasan
Semakin tinggi temperatur pemanasan maka kadar air yang menguap akan
semakin besar dikarenakan air memiliki titik didih 100°C sehingga perubahan fase cair
menuju fase uap baru bisa terjadi pada suhu tersebut.
3. Luas penampang permukaan butir
Bila semakin besar luas penampang permukaan butir dari pasir cetak maka
penguapan yang terjadi semakin cepat. Ini dikarenakan semakin besar luas penampang
butir maka semakin besar jumlah kalor yang diterima.
4. Ukuran dan dimensi butir
Ukuran butir pasir yang besar akan memperlama proses penguapan
dikarenakan jumlah air yang berada di celah-celah butir akan lebih banyak dari pada
pasir dengan ukuran butir yang kecil. Dari segi dimensi butir, dimensi butir yang bulat
adalah dimensi pasir yang bisa melakukan penguapan dengan cepat karena sifat
mampu alirnya yang sangat baik. Sifat mampu alir disini adalah mobilitas fluida saat
berada dicelah-celah butir pasir.
5. Tekanan Udara
Tekanan udara juga berpengaruh pada penguapan kadar air. Bila tekanan udara
tinggi maka penguapan kadar air berlangsung cepat dikarenakan tekanan sebanding
dengan temperatur.
6. Kelembapan Udara
Kelembapan udara sekitar pasir cetak juga mempengaruhi pengupan kadar air
karena semakin lembab udara maka semakin banyak uap air diluar pasir cetak yang
berdifusi kedalam pasir sehingga menyebabkan semakin lamanya proses penguapan
kadar air pasir cetak.
1.1.3 Pelaksanaan Pengujian
1.1.3.1 Alat dan Bahan
1. Moisture Analyzer
Alat ini digunakan untuk mengukur kandungan kadar air pasir cetak.
Spesifikasi alat :
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 AnalyzerSumber :Laboratorium Pengecoran Logam Jurusan Mesin
Fakultas Teknik Universitas Brawijaya
2. Timbangan Elektrik
Alat ini digunakan untuk menimbangberat 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 Jurusan Mesin Fakultas
Teknik Universitas Brawijaya
3. Cawan
Alat ini digunakan untuk tempat spesimen.
Bahan yang digunakan dalam pengujian ini adalah pasir cetak yang terdiri
dari pasir silica dan pengikat seberat …….. gram.
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 110 oC selama 10 menit.
4. Mengatur temperatur dengan menekan tombol F1 dan tekan F1 kembali untuk
menaikkan suhu sampai 110 oC 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 Kadar Air
No. Berat Specimen Awal
( gram )
Berat Specimen Akhir
( gram )
Kadar Air
( % )
1. 28,896 27,868 3,55
2. 28,961 28,205 2,61
3. 29,865 29,218 2,16
∑ ¿ ¿ 87,722 85,291 8,32
Presentase kadar air spesimen:
Kadar air (%) =
Berat spesimen − Berat pasir sisaBerat spesimen x 100 %
=
28 , 896−27 ,86828 , 896 x 100 % = 3,55 %
Tabel 1.2. Hasil Perhitungan
No
.
Berat Awal
( gram )
Berat Akhir
( gram )
% Kadar Air
( X )( X−X ) ( X−X )2
1. 28,896 27,868 3,55 0,777 0.603
2. 28,961 28,205 2,61 -0.163 0.026
3. 29,865 29,218 2,16 0.613 0.375
∑ ¿ ¿ 87,722 85,291 8.32 0.00 1,004
Perhitungan Statistika
Kadar air rata-rata (X )
X =
ΣXn
=
8 ,323 =2,773 %
Tabel 1.3. Hubungan antara penguapan raata-rata, laju penguapan dan waktu pemanasan pada
kadar air 3%
SpesimenWaktu pemanasan
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 0.04 0.23 0.71 1.39 2.03 2,53 2,75 2,78 2,78 2,78
2 0.70 1.14 1,84 2.30 3.51 2,58 2,60 2,60 2,60 2,60
3 0.5 1,10 1.67 2.00 2,13 2,15 2,16 2,16 2,16 2,16
Jumlah 1,24 2,47 4.27 5,69 7,67 7,26 7.51 7,54 7,54 7,54
Average0
.413
0
.8231.4
1,89
72,22 2,42 2,5 2,5 2,513
2,51
3
Laju
penguapa
n
0.30 0.33 0.49 0.59 0.62 0.61 0.58 0.53 0.48 0.43
Penguapan rata- rata =
jumlah penguapann =
1,243 = 0,413
Laju penguapan =
penguapan Rata-ratat =
0,4131 = 0,413
Tabel 1.4 Hubungan antara penguapan raata-rata, laju penguapan dan waktu pemanasan pada
kadar air 5%
SpesimenWaktu pemanasan
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 3,42 3,23 2,97 2,61 2,09 1.44 0.77 0.27 0.04 0
2 3,36 3,24 3,06 2.82 2.47 1.95 1.27 0.58 0.14 0
3 2,55 2,51 2,43 2.29 2.09 1.81 1.42 0.87 0.29 0
Jumlah 9.33 8.98 8.46 7.72 6.65 5.2 3.46 1.72 0.47 0
Average 3,11 2,99 2,82 2.57 2.21 1.73 1.15 0.57 0.15 0
Laju
penguapan3.11 1.49 0.94 0.64 0.44 0.28 0.45 0.16
0
.0160
Tabel 1.5 Hubungan antara penguapan raata-rata, laju penguapan dan waktu pemanasan pada
kadar air 5%
SpesimenWaktu pemanasan
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 3.29 3.23 2.85 2.52 2.08 1.51 0.88 0.32 0.06 0
2 3.29 3.12 3.11 3.10 2.03 2.78 2.13 1.08 0.19 0.1
3 2.55 2.88 3.07 2.96 2.87 2.72 2.28 1.15 0.35 0
Jumlah 9.46 9.16 9.03 8.58 7.98 7.01 5.29 2.55 0.6 0.1
Average 3.15 3.05 3.01 2.86 2.66 2.33 1.79 0.85 0.2 0.03
Laju
penguapan3.15
1.52
51 0.71 0.53 0.38 0.25
0
.1060.02
0
.003
1.1.4.2 Perhitungan Data Hasil Pengujian Kadar Air
Perhitungan Sttatistika
Kadar air rata-rata (X )
X =
ΣXn
=
8 ,323
= 2,773
Simpangan baku (δ )
δ 2 =
Σ ( X − X )2
n − 1
δ = √ 1 .0043−1
δ =0.708
Simpangan baku rata-rata ( δ )
δ =
δ
√n
=
0 .708
√3 = 0.408
Kesalahan relatif (Kr)
Kr =
δX
=
0 ,4082 .773
= 0,147
Resiko kesalahan (α )
α = Kr x 100 %
= 0,147 x 100 %
= 14.7 %
Dengan db = n-1= 3 – 1 = 2
Diambil kesalahan relatif = 5 %
Sehingga t (
α2
; db )= 0 . 07 t(α/2;db) t(0,05/2; 2) t(0,025;2) 4,303
X - [ t( α
2; db ) . δ ] < x < X + [ t ( α
2; db ) . δ ]
2.773 – 1.191 < x < 1.191 + 2.773
0.863 < x < 3,964
Dari grafik di bawah bahwa daerah tolak ≤ 0.863 atau ≥ 3.964 sedangkan daerah
terimanya adalah 0.863 sampai 3.964 artinya pada daerah tolak adalah daerah yang
memiliki tingkat kesalahan.sedangkan pada derah terimanya yaitu 0.863≤ x ≤ 3.964
adalah daerah tingkat kebenaran maka nilai kadar air rata-rata 2.773 masuk pada
daerah terima.
Gambar 1.22 Grafik uji T pengujian kadar air
1.1.4.3 Grafik Hubungan antara Waktu Pemanasan terhadap Penguapan Rata-rata Data
Kelompok
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Grafik Hubungan antara Waktu Pe-manasan dengan Penguapan Rata
rata Data Kelompok 1
Penguapan rata-rata
waktu pemanasan
Peng
uapa
n ra
ta-r
ata
Gambar 1.4 Grafik Hubungan antara Waktu Pemanasan terhadap Penguapan Rata-rata
Data Kelompok
Gambar 1.4 merupakan grafik hubungan antara waktu pemanasan terhadap
penguapan rata-rata. Pada grafik 1.4 sumbu x merupakan waktu pemanasan dan sumbu
0,863 3,964
y merupakan besar penguapan rata – rata. Berdasarkan dasar teori bahwa semakin lama
waktu pemanasan semakin banyak kadar air yang menguap sehingga penguapan rata-
rata meningkat seiring bertambahnya waktu pemansan dengan temperatur tetap. Dari
grafik ini juga dapat terlihat bahwa pada menit ke 0 sampai menit ke 1 peningkatan
penguapan rata-rata lebih kecil dari pada menit ke 1-2,2-3 dan seterusnya. Hal ini
disebabkan oleh proses pemanasan pada menit ke 0 sampai menit ke 1 Moisture
Analyzer membutuhkan waktu untuk mencapai temperatur pemanasan yang diinginkan,
dalam hal ini temperatur yang diinginkan 110 oC. Selain itu kelembapan udara yang
mempengaruhi pasir cetak sehingga pada menit-menit awal penguapan rata-ratanya
kecil. Begitu juga luas permukaan pasir cetak dapat mempengaruhi proses penguapan.
Jika semakin besar luas permukaan pasir cetak penguapan semakin besar dan semakin
kecil luas permukaan pasir cetak penguapan rata-rata semakin kecil. Ukuran butir juga
butir juga mempengaruhi penguapan, jika ukuran butir kecil maka penguapan rata – rata
kecil dan ukuran butir besar maka penguapan rata- rata besar. Setelah menit pertama
punguapan rata-rata meningkat signifikan kemudian peningkaatan penguapan rat-rata
cenderung konstan. Hal ini dikarenakan kadar air bebas pada pasir cetak sudah mulai
habis dan yang tersisa hanya air ikat,Penguapan rata-rata sebanding dengan jumlah
kalor yang siperlukan untuk merubah zat cair menjadi uap air. Ketika harga kalor
semakin besar maka penguapan rata-rata akan semakin tinggi pula. Ketika harga nilai
kalor kecil penguapan rata-rata juga akan kecil.
1.1.4.4 Grafik hubungan antara waktu pemanasan terhadap penguapan rata-rata data
Antar Kelompok & pembahasan
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Kadar air 3%Polynomial (Kadar air 3%)Kadar air 4%Polynomial (Kadar air 4%)Polynomial (Kadar air 4%)Kadar air 5%Polynomial (Kadar air 5%)
w
Gambar 1.5 Grafik hubungan antara waktu pemanasan terhadap penguapan rata-rata
data Antar Kelompok
Gambar 1.5 merupakan grafik hubungan antara waktu pemanasan terhadap
penguapan rata-rata data antar kelompok. Pada grafik 1.5 sumbu x merupakan waktu
pemanasan dan sumbu y merupakan besar penguapan rata – rata. Pada grafik hubungan
rata-rata penguapan dengan waktu pemanasan data antar kelompok dapat dilihat bahwa
grafiknya cenderung meningkat hal ini disebabkan karena semakin lama waktu
pemansan maka semakin banyak pula kadar air pada pasir cetak yang akan menguap
sehingga penguapanpun semakin meningkat seiring bertambahnya waktu penguapan.
Pada grafik terlihat bahwa terdapat penyimpangan pada kadar air 5% besarnya dibawah
kadar air 5%. Hal ini disebakan oleh kelembapan udara yang mempengaruhi pasir cetak
sehingga pada menit-menit tertentu penguapan rata-ratanya lebih kecil. Selain itu luas
permukaan pasir cetak juga mempengaruhi proses penguapan. Jika semakin besar luas
permukaan pasir cetak penguapan semakin besar dan semakin kecil luas permukaan
pasir cetak penguapan rata-rata semakin kecil. Ukuran butir juga butir juga
mempengaruhi penguapan, jika ukuran butir kecil maka penguapan rata – rata kecil dan
ukuran butir besar maka penguapan rata- rata besar.
Waktu pemanasan
Penguapan rata-rata
1.1.4.5 Grafik Hubungan Waktu Pemanasan terhadap Laju Penguapan
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
laju penguapan rata rata
laju penguapan rata rataPolynomial (laju penguapan rata rata)
Gambar 1.6 Grafik Hubungan Waktu Pemanasan terhadap Laju Penguapan
Laju Penguapan
Waktu pemanasan
Gambar 1.6 merupakan grafik hubungan antara waktu pemanasan terhadap laju
penguapan. Pada grafik 1.6 sumbu x merupakan waktu pemanasan dan sumbu y
merupakan besar laju penguapan. Berdasarkan dasar teori semakin bertambahnya waktu
pemanasan maka laju penguapan akan meningkat sampai titik tertentu kemudian akan
turun dikarenakan kadar air bebas pada pasir cetak sudah mulai habis dan yang tersisa
hanya air ikat. Pada grafik hubungan rata-rata penguapan dengan waktu pemanasan
dapat diketahui bahwa pada menit ke 1 sampai menit ke 5 mengalami peningkatan hal
ini disebabkan karena kandungan air bebas pada pasir cetak masih banyak yang belum
diuapkan ,sedangkan menit ke 5 sampai ke 10 laju penguapan menurun karena
kandungan air berangsur-angsur berkurang hingga hampir habis dimenit ke 10. Hal ini
sesuain dengan dasar teori.
1.4.1.6 Grafik hubungan antara waktu pemanasan terhadap laju penguapan data antar
kelompok & pembahasan
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
kadar air 3%Polynomial (kadar air 3%)kadar air 4%Polynomial (kadar air 4%)kadar air 5%Polynomial (kadar air 5%)
Gambar 1.7 Grafik hubungan antara waktu pemanasan terhadap laju penguapan data
antar kelompok
Waktu pemanasan
Laju penguapan
Gambar 1.7 merupakan grafik hubungan antara waktu pemanasan terhadap laju
penguapan. Pada grafik 1.7 sumbu x merupakan waktu pemanasan dan sumbu y
merupakan besar laju penguapan. Berdasarkan dasar teori semakin bertambahnya waktu
pemanasan maka laju penguapan akan meningkat sampai titik tertentu kemudian akan
turun dikarenakan kadar air bebas pada pasir cetak sudah mulai habis dan yang tersisa
hanya air ikat.
Pada grafik terlihat bahwa laju penguapan pada menit 1 sapai 3 kadar air 5%
dibawah kadar air 3% dan 4%,. Hal ini disebabkan pada kadar air 4% dan 3%
mengalami penambahan kadar air akibat pengaruh kelembaban udara pada saat
pengujian selain itu luas permukaan pasir cetak juga mempengaruhi. Jika semakin besar
luas permukaan pasir cetak maka proses penguapan juga semakin besar dan jika
semakin kecil luas permukaan maka proses penguapan juga semakin kecil.Penguapan
rata-rata sebanding dengan jumlah kalor yang siperlukan untuk merubah zat cair
menjadi uap air. Ketika harga kalor semakin besar maka penguapan rata-rata akan
semakin tinggi pula. Ketika harga nilai kalor kecil penguapan rata-rata juga akan kecil.
1.1.5 Kesimpulan dan Saran
1.1.5.1 Kesimpulan
1. Dari hasil pengujian dapat diperoleh kadar air rata-rata 2.773 % dengan interval
pendugaan antara 0.863≤ x ≤ 3.964.
2. Kadar air adalah jumlah air yang terkandung dalam pasir cetak.
% kadar air ¿beratawal – beratakhir
beratawalx100 %
3. Fungsi air sebagai oksidator lempung sehingga dapat digunakan untuk mengikat pasir
cetak.
4. Faktor-faktor yang mempengaruhi kadar air :
a) Waktu pemanasan
b) Temperatur pemanasan
c) Luas penampang
d) Ukuran butir
e) Kelembaban udara sekitar
5. Laju penguapan merupakan kecepatan penguapan air ketika dipanaskan.
Laju penguapan = penguapan rata−rata
t
1.1.5.2 Saran
1. Sebaiknya praktikan sudah mempersiapkan diri sebelum praktikum dimulai, sehingga
pada saat praktikum semuanya dapat berjalan dengan lancar.
2. Sebaiknya lebih dijelaskan lagi lebih mendetail masalah laju penguapan, sehingga
praktikan paham mengenai laju penguapan kadar air.
Top Related