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)
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
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