PL IPENGUJIAN KOMPOSISI PASIR CETAK
1.1 Pengujian kadar air pasir cetak1.1.1 Tujuan PengujianTujuan
yang hendak dicapai dari pengujian ini adalah :1. Agar praktikan
mengetahui besar prosentase kadar air, kadar lempung, dan ukuran
butir pasir yang terdapat dalam pasir cetak.2. Agar praktikan
mengetahui distribusi besar butir melalui nomor kehalusan pasir
cetak (FN = Finnest Number)3. Agar praktikan memahami dan mampu
melakukan pengujian kadar air, kadar lempung, dan distribusi besar
butir pasir cetak.
1.1.2 Dasar Teori1.1.2.1 Pengertian dan fungsi kadar airA.
PengertianKadar air adalah jumlah air yang terkandung di dalam
pasir cetak dan dinyatakan dalam prosentase. Kadar air standart
untuk pasir cetak adalah antara 1,5%-8% tergantung dari jenis
cetakan dan logam yang dituang.
Rumus kadar air (%)
Sumber : Richard W. Heine, Principles of Metal Casting, hal 88
dan blog mahasiswa mesin brawijaya, pengujian kadar air 2010
B. FungsiAir berfungsi sebagai aktifator untuk mengaktifkan daya
ikat lempung sehingga dapat digunakan untuk mengikat pasir cetak.
Besar kadar tergantung pada lempung yang akan mengikat pasir cetak
yaitu berkisar 1,5%-8%.Sumber : Richard W.Heine, Principle of Metal
Casting, hal 88
1.1.2.2 Macam-macam air1. Air terikatAir yang terikat pada
lempung tersebut hingga dapat mengikat antar butiran pasir2. Air
bebasAir yang kehilangan fungsinya sebagai aktifator lempung dan
akhirnya masuk ke dalam celah-celah antar butiran pasir sehingga
tidak dapat mengikat antar butiran pasir.
1.1.2.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pengujian Kadar Air1.
Waktu PemanasanSaat pasir cetak dipanaskan pada suhu tertentu,
semakin lama pemanasan berlangsung maka semakin banyak air yang
menguap, sehingga kadar air pasir cetak pun akan semakin kecil.
Namun lamanya waktu pemanasan hanya mempengsruhi pengujian kadar
air dalam waktu tertentu karena saat sudah mencapai waktu tertentu
semua air dalam pasir cetak sudah habis menguap dan kadar air
menjadi 0 %.Analisa laju penguapan :
Keterangan : = kadar airS1 = berat awalX1 = kadar air maksimalX2
= kadar air minimalA = luas penampangNc = Waktu penguapanSumber :
blog mahasiswa mesin brawijaya, pengujian kadar air 2010
2. Temperature pemanasanPada pemanasan temperatur rendah, laju
penguapannya rendah sehingga penguapan berjalan lambat dan air yang
menguap sedikit. Namun pada pemanasan temperatur tinggi, laju
penguapannya tinggi sehingga penguapan berjalan cepat dan air yang
menguap lebih banyak. Hal ini yang menyebabkan perbedaan kadar air
saat temperatur pemanasan berbeda.3. Luas penampang pasir
cetakSemakin besar luas penampang pasir cetak maka laju penguapan
akan semakin tinggi. Hal ini karena luas penampang permukaan pasir
cetak permukaan pasir cetak yang menerima panas semakin banyak
sehingga terjadi pemanasan yang merata.Sedangkan luas penampang
pasir cetak yang semakin kecil laju penguapannya akan semakin
rendah karena kecilnya luas permukaan pasir cetak yang menerima
panas sehingga pemanasannya tidak merata.4. Ukuran dan distribusi
pasir cetakSemakin besar ukuran pasir, celah antara butir akan
semakin besar sehingga uap air akan mudah keluar saat terjadi
pemanasan, sehingga laju penguapan semakin tinggi dan bila butir
pasir homogen, air akan lebih cepat menguap dibanding butir
heterogen karena rongga antar butir yang terbentuk lebih besar
sehingga laju penguapannya lebih tinggi.5. Bentuk butir pasir
cetakUkuran butir pasir yang semakin besar maka kadar air yang
terdapat akan semakin banyak sedangkan untuk ukuran butir pasir
yang kecil kadar air yang terkandung lebih sedikit.Pada butir pasir
yang bulat mempunyai kadar air paling sedikit karena luas
permukaannya kecil jadi air bebas yang mengisi celah-celah antar
butiran pasir lebih sedikit. Berbeda dengan butiran pasir yang
berdimensi kristal, sudut dan setengah sudut, rongga antar butir
pasir lebih besar sehingga air yang mengisi celah antar butiran
semakin banyak. Hal ini menyebabkan penguapan yang terjadi lebih
banyak dibandingkan dengan butir pasir yang bulat.6. Kelembaban
udaraTingkat kelembaban udara juga berpengaruh terhadap pengujian
kadar air pasir cetak karena pada saat pengujian dapat dipastikan
terdapat udara di dalam alat moisture analyzer yang dipanaskan.
Semakin tinggi kelembaban udara, semakin banyak uap air yang
terkandung di dalam udara lingkungan sehingga semakin banyak uap
air yang dipanaskan.
1.1.2.4 Pengaruh Kadar Air terhadap Kekuatan Pasir Cetak1.
Kekuatan BasahJika kadar air meningkat pada prosentase tertentu
maka kekuatan akan meningkat karena air mengaktifasi bentonit
sehingga bentonit berikatan dengan pasir sehingga menjadi lebih
kuat, namun ketika setelah melewati titik maksimum dan kadar air
dinaikkan maka kekuatan akan berangsur-angsur menurun, hal ini
dikarenakan bentonit tidak dapat mengikat air lagi. Hal ini sesuai
dengan sifat bentonit yang hanya bisa mengikat air dalam jumlah
terbatas. Kelebihan air bisa menjadi pelumas dan membuat pasir
cetak menjadi pasta sehingga kekuatannya menurun.
Gambar 1.1 Pengaruh air dan bentonit pada pasirSumber : Tata
Surdia, Teknik Pengecoran Logam hal 112
2. Kekuatan KeringSemakin besar kadar air yang diberikan maka
kekuatan kering dari pasir cetak akan semakin besar pula. Hal ini
disebabkan semakin banyak air yang diberikan semakin banyak pula
bentonit yang teraktifasi sehingga daya ikat pasir akan semakin
besar.
Gambar 1.2 Pengaruh air dan bentonit pada pasirSumber : Tata
Surdia, Teknik Pengecoran Logam hal 112
1.1.2.5 Pengaruh kadar air terhadap permeabilitas pasir
cetakKadar air standar untuk pasir adalah 1,5-8% tergantungdari
jenis cetakan dan logam yang dituang. Apabila kadar air bertambah,
permeabilitas naik ssampai titik maksimum dan menrun apabila
ditambah secara terus-menerus dangan kelebihan air permeabilitas
menurun karena rongga antar butir pasir ditempati oleh air bebas.
Begitu pula dengan kadar air yang tidak cukup akan menurunkan
permeabilitas karena akan ada bentonit yang tidak teraktifasi yang
mana bentonit tersebut akan mengisi rongga antar butir pasir.
1.1.3 Pelaksanaan Pengujian1.1.3.1. Alat dan bahan1. Moisture
AnalyzerAlat ini digunakan untuk mengukur kandungan kadar air
pasircetak. Spesifikasi alat :Merk: SartoriusModel: MA 30Arus: 3,3
A / 1,6 AVoltase: 100 120 / 220 290 VACFrekuensi: 50 60 Hz
Gambar 1.3 Moisture AnalyzerSumber : Laboratorium Pengecoran
Logam Teknik Mesin UB2. Timbangan elektrikAlat ini digunakan untuk
menimbang berat pasir cetak sebelum dan sesudah diukur kandungan
kadar airnya.Spesifikasi alat :Merk: MelterType: PJ 3000Frekuensi:
50 60 HzVoltase: 100 120 V 80 mA / 200 240 V 45 mA
Gambar 1.4 Timbangan ElektrikSumber : Laboratorium Pengecoran
Logam Teknik Mesin UB
3. CawanAlat ini digunakan untuk tempat spesimen.
Gambar 1.5 CawanSumber : Laboratorium Pengecoran Logam Teknik
Mesin UB
1.1.3.2. Urutan Kerja PengujianUrutan kerja dalam pengujian ini
adalah :1. Ambil pasir cetak kemudian timbanglah seberat 25 gram
sebanyak 5 buah sebagai spesimen.2. Letakkan spesimen pasir cetak
dalam cawan spesimen.3. Masukkan cawan pertama ke dalam alat
penentu kelembaban kemudian panaskan pada suhu 110 OC selama 10
menit4. Catat kandungan kadar air yang terbaca pada alat pengukur5.
Ukurlah berat akhir pasir cetak setelah dikeringkan pada timbangan
elektrik dan catat hasilnya6. Ulangi langkah 3, 4, dan 5 untuk
cawan berikutnya.
1.1.4 Pengolahan data dan pembahasan1.1.4.1. Data hasil
pengujian kadar air
Tabel 1.1 Data hasil pengujianNo.Berat awal(gram)Berat
akhir(gram)Kadar air(%)
1.26,15126,0960,2
2.28,39128,3390,18
3.27,25727,2140,15
Kadar air sampel 1= = 0,2%
Kadar air sampel 1= = 0,18%
Kadar air sampel 1= = 0,15%
1.1.4.2. Perhitungan data hasil pengujian kadar air
Tabel 1.2 Data hasil perhitunganNo.Berat awal(gram)Berat
akhir(gram)% kadar air(x)
1.26,15126,0960,20,030,0009
2.28,39128,3390,180,010,0001
3.27,25727,2140,15-0,020,0004
81,79981,4060,530,020,0014
Perhitungan Data Hasil Pengujian Kadar Air Kadar Air Rata-Rata
()
Simpangan Baku ()
Simpangan Baku Rata-Rata()
Kesalahan Relatif (KR)
=KR x 100%=x 100%=8,8%Dengan mengambil resiko kesalahan Derajat
Kebebasan (db)=n-1=3-1=2
Dari perhitungan di atas didapat bahwa nilai kadar air yang
digunakan berada di antara 0,1262 dan 0,2138.Dengan tingkat
keyakinan 90%.
1.1.4.3. Grafik hubungan antara waktu dengan penguapan
rata-rata
Gambar 1.6 Grafik Hubungan Antara Waktu Pemanasan Dengan
Penguapan Rata-rata
Grafik tersebut menunjukkan hubungan antara penguapan rata-rata
terhadap waktu pemanasan pada pengujian kadar air. Dapat kita lihat
kurva hasil pengujian terus meningkat. Secara umum dapat dikatakan
bahwa semakin lama waktu pemanasan maka semakin tinggi pula
penguapan yang terjadi. Hal ini disebabkan karena semakin banyak
air bebas dalam pasir cetak yang menguap sehingga penguapan yang
terjadi semakin tinggi.Apabila kita lihat secara seksama, kurva
pada menit ke 1-10 terjadi peningkatan penguapan. Hal ini
disebabkan banyaknya air bebas yang ada pada pasir cetak. Hal ini
sesuai dengan teori bahwa semakin lama pemanasan berlangsung maka
semakin banyak pula air yang menguap.
1.1.4.4. Grafik hubungam antara waktu pemanasan dengan laju
penguapan
Gambar 1.7 Grafik Hubungan Antara Waktu Pemanasan Dengan Laju
Penguapan
Grafik tersebut menunjukkan hubungan antara laju penguapan
terhadap waktu pemanasan yang lama dan suhu yang sama. Air bebas
pada pasir cetak akan semakin sedikit dan akhirnya habis sehingga
laju penguapan rata pun menurun.
1.1.4.5. Grafik hubungan antara waktu pemanasan dengan penguapan
rata-rata antar kelompok
Gambar 1.8 Grafik Hubungan Antara Waktu Pemanasan Dengan
Penguapan Rata-Rata Antar Kelompok
Grafik tersebut menunjukkan hubungan antara penguapan rata-rata
terhadap waktu pemanasan antar kelompok. Dapat diketahui dari
grafik bahwa grafik cenderung meningkat pada kadar air 3%, 4% dan
5%. Tetapi pada kadar air 4% menurun pada menit ke 8 dan pada kadar
air 3% dan 5% terus meningkat pada saat pemanasan. Hal ini
disebabkan semakin lama waktu pemanasan menyebabkan banyaknya air
bebas yang menguap. Pada umumnya, semakin tinggi kadar air maka
penguapan rata-ratanya akan semakin tinggi. Tetapi pada grafik
terlihat beda dan tidak sesuai dengan teori yaitu pada penguapan
rata-rata kadar air 5% di bawah dari kadar air 4%. Hal ini
diakibatkan adanya penguapan ketika pencampuran pasir cetak atau
sebelum dijadikan specimen pada kadar air 5%.
1.1.4.6. Grafik hubungan antara waktu pemanasan dengan laju
penguapan antar kelompok
Gambar 1.9 Grafik Hubungan Antara Waktu Pemanasan Dengan Laju
Penguapan
Pada grafik tersebut menunjukkan antara laju penguapan terhadap
waktu pemanasan dari masing-masing kadar air 3%, 4% dan 5%. Dapat
dilihat dari masing-masing kadar air mengalami peningkatan hingga
menit ke 4. Hal ini disebabkan semakin banyak kadar air yang
dipanaskan maka semakin banyak air bebas yang menguap. Namun
setelah menit ke 4 terjadi penurunan, hal ini disebabkan bertambah
sedikitnya air bebas dan jika diteruskan air bebas akan habis
sehingga laju penguapan turun.Dapat kita amati pada grafik laju
penguapan dimiliki oleh kadar air 4% yaitu 0,708%, kadar air 5%
yaitu 0,023% dan kadar air 3% yaitu 0,0177%. Ada perbedaan aktual
dan teoritis dikarenakan adanya penguapan saat pengadukan,
pencampuran dan sebelum dijadikan spesimen pada kadar air.
1.5.1 Kesimpulan dan saran1.1.5.1. KesimpulanA. Dari hasil
pengujian dapat diperoleh :Kadar air adalah 0,17% dengan interval
pendugaan kadar air antara 0,1262 sampai 0,2138B. Kadar airAdalah
air yang terkandung dalam pasir cetak.
C. Fungsi air sebagai aktifator sehingga dapat digunakan untuk
mengikat pasir cetak.D. Faktor yang mempengaruhi kadar air1. Waktu
pemanasan2. Temperatur pemanasan3. Luas penampang cawan4. Ukuran
dan bentuk pasir5. Kelembaban udara sekitarE. - Hubungan antara
rata-rata penguapan dengan waktu pemanasan.Semakin lama waktu
pemanasan semakin banyak pula air yang menguap sehingga jumlah
penguapan akan semakin meningkat seiring bertambahnya waktu
pemanasan yang menyebabkan rata-rata penguapan semakin besar.-
Hubungan antara laju penguapan dengan waktu pemanasanSemakin lama
waktu pemanasan maka laju penguapan semakin besar namun pada titik
tertentu laju penguapan akan cenderung menurun. Hal ini disebabkan
dengan suhu yang sama namun dengan waktu yang lebih lama, air bebas
pada pasir cetak mulai habis dan laju penguapan turun.
1.1.5.2. Saran1. Para asisten hendaknya lebih mendampingi
praktikan dalam melakukan pengujian.2. Sebaiknya jumlah timbangan
diperbanyak agar lebih cepat dalam menimbang pasir.3. Sebaiknya
praktikumnya tidak ada denda tetapi langsung gugut dikarenakan
adanya praktikan yang kurang mampu dan menambah keseriusan.
1.2 Pengujian kadar pengikat pasir cetak1.2.1 Tujuan
PengujianTujuan yang hendak dicapai dari pengujian ini adalah :1.
Agar praktikan mengetahui berat prosentase kadar pengikat pasir.2.
Agar praktikan memahami dan mampu melakukan pengujian kadar
pengikat pasir.3. Agar praktikan mampu menganalisa kadar pengikat
pasir cetak. 1.2.2 Dasar Teori1.2.2.1 Pengertian dan fungsi kadar
airA. PengertianPengikat adalah bahan yang digunakan untuk mengikat
butir-butir pada pasir cetak. Pengikat yang biasa digunakan yaitu
lempung dengan jenis bentonit, dimana bentonit tersebut terdiri
dari butiran halus yang fase utamanya adalah monmorilonit (Al2O3,
4SiO2, H2O). Ukuran butir pada pasir cetak biasanya berukuran
kurang dari 20 mikron / 0,0008 in dan butiran dari bentonit
berukuran 10 s.d 0,064Sumber : Richard W.H , Principle od Metal
Casting hal 86 88 dan hal 100
B. FungsiFungsi pengikat yang utama yaitu untuk mengikat pasir
cetak sehingga pasir cetak tersebut mempunyai sifat mampu bentuk
sehingga mudah dalam pembuatan cetakan dengan kekuatan dan
permeabilitas yang cocok. Cetakan yang dihasilkan harus kuat
sehingga tidak mudah rusak dan mudah dibongkar sesudah
penuangan.Selain itu juga berfungsi sebagai penahan panas saat
penuangan, hal ini terjadi karena pasir cetak dengan butiran yang
tidak seragam dapat dipadatkan dengan lempung, sehingga mempunyai
berat jenis yang tinggi, mempunyai permukaan sentuh yang luas
dengan butir-butir yang berdekatan sehingga kekuatan untuk menahan
panas lebih tinggi.Standar kadar bentonit sekitar 8 % sampai 12 % (
selain sodium dan calcium bentonit ). Untuk fire clay sekitar 20
sampai 25 % cukup untuk pencampur tanah dengan ukuran kehalusan 60
100 nomor AFS. Standar kadar lempung pada pasir cetak mungkin
sekitar 2 sampai 50 % dengan keberadaan isi air.Sumber : Richard
W.H , Principle of Metal Casting hal 86 88 dan hal 110
1.2.2.2 Macam-macam pengikat1. Lempung primerJenis lempung yang
berasal dari pelapukan batuan feldspatik yang dipicu tenaga endogen
dari batuan induk yang tidak berpindah. Sifat lempung ini tidak
berpindah tempat. Salah satu jenis lempung primer adalah bentonit.
Bentonit merupakan salah satu jenis mineral lempung yang terdiri
dari 85 % monmorilonit.Berdasarkan tipe bentonit ada 2 tipe yaitu
:
a. Tipe Western BentonitMemiliki daya mengembang hingga 8 kali
apabila dicelupkan ke dalam air dengan tetap terdispersi beberapa
waktu di dalam air.b. Tipe Southern BentonitTipe ini kurang
menyambung apabila dicelupkan di dalam air tetapi secara alami atau
setelah diaktifkan mempunyai sifat hisap yang baik.Sumber : Richard
W.H , Princple of Metal Casting hal 88
2. Lempung sekunderLempung ini berasal dari pelapukan batuan
feldspatik yang mengalami perpindahan jauh dari bahan induknya oleh
tenaga eksogen. Lempung ini memiliki sifat lebih plastis dan
berdaya serap lebih besar daripada jenis polimer.Sumber :
www.anneahira.com/tanahlempung.htm
Lempung sekunder dibagi menjadi 4 macam, yaitu :1. Tanah liat
merahTanah jenis ini memiliki tingkat plastis sedang yang mudah
dibentuk.
Gambar 1.10 Tanah liat merahSumber :
http://files.mitrausahamandiri.webnode.com
2. Tanah liat stonewareJenis ini tidak mengalami perubahan
bentuk pada saat pembakaran gerabah.
Gambar 1.11 Tanah liat stonewareSumber :
http://img.ehocdn.com/
3. Tanah liat ballclayJenis ini biasa dibuat dari sedimen tanah
liat. Memiliki butir yang halus dengan gaya plastis tinggi.
Gambar 1.12 Tanah liat ballclaySumber :
http://www.rajasthanrocks.com/
4. Tanah liat tahan api (fireclay)Biasanya berasal dari warna
terang keabu-abuan gelap, misal alumina dan silika.
Gambar 1.13 Tanah liat fire claySumber :
http://www.rrrefractories.com/images
3. SemenSemen adalah bahan-bahan yang memperlihatkan sifat-sifat
karakteristik mengenai peningkatan serta pengerasannya jika
dicampur dengan air sehingga terbentuk pasta semen. Semen merupakan
suatu hasil industri yang dapat menjadi sangat kompleks dengan
campuran serta susunan yang berbeda-beda. Macam-macam semen :
1. Semen yang berwarna putih dinamakan nut
Gambar 1.14 Semen PutihSumber : http://orj.cc/productimages/
2. Semen yang berwarna hijau / abu-abu untuk adukan
plesteran
Gambar 1.15 Semen hijauSumber : http://solar.calfinder.com/
3. Semen yang berwarna merah biasanya untuk bagian alas paving
blok
Gambar 1.16 Semen merahSumber :
http://w37.indonetwork.co.id/
1.2.2.3 Pengaruh kadar pengikat terhadap kekuatan pasir
cetakKekuatan pasir cetak akan meningkat jika disertai dengan
penambahan kadar bentonit dan bila lebih dari 10% kekuatan akan
konstan dikarenakan penambahan kadar air dan penambahan bentonit
yang seimbang sehingga tidak terdapat air bebas pada pasir
cetak.
Gambar 1.17 Pengaruh kadar pengikat terhadap kekuatanSumber :
Richard W.H, Principle of Metal Casting hal 109
1.2.2.4 Pengaruh kadar pengikat terhadap permeabilitas pasir
cetakKadar pengikat sangat berpengaruh terhadap permeabilitas
karena dengan kadar pengikat yang berlebih, permeabilitasnya tinggi
tetepi kekuatannya rendah. Hal ini menyebabkan porositas dan
perubahan dimensi terhadap hasil coran. Begitu pula sebaliknya,
jika kadar pengikat yang kurang, permeabilitasnya rendah tetapi
kekuatannya tinggi. Hal ini menyebabkan perubahan dimensi terhadap
hasil coran.
1.2.3 Pelaksanaan Pengujian1.2.3.1. Alat dan bahan1. Kompor
listrikAlat ini digunakan untuk mengeringkan spesimen
Gambar 1.18 Kompor listrikSumber : Laboratorium Pengecoran Logam
Teknik Mesin UB
2. Timbangan elektrikAlat ini digunakan untuk menimbang specimen
sebelum dan sesudah dikeringkan.Spesifikasi alat :Merk: MelterType:
PJ 3000Frekuensi: 50 60 HzVoltase: 100 120 V 80 mA / 200 240 V 45
mA
Gambar 1.19 Timbangan ElektrikSumber : Laboratorium Pengecoran
Logam Teknik Mesin UB
3. PanciDigunakan untuk menghilangkan pengikat pada pasir dan
untuk mengeringkan pasir pada kompor listrik
Gambar 1.20 PanciSumber : Laboratorium Pengecoran Logam Teknik
Mesin UB
4. Gelas ukurAlat ini digunakan untuk mengukur volume larutan
yang dipakai.
Gambar 1.21 Gelas ukurSumber : Laboratorium Pengecoran Logam
Teknik Mesin UB
Bahan yang digunakan untuk pengujian kadar pengikat antara lain
:a. Pasir cetak seberat 100 gramb. Larutan NaOH 2,5% sebanyak 50
mlc. Air sebanyak 950 ml
1.2.3.2. Urutan Kerja PengujianUrutan kerja pengujian kadar
lempung pasir cetak adalah :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 airingat :JANGAN SAMPAI PASIR
IKUT TERBUANG !!!!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 110oC.8. Aduk pasir hingga kering.9. Timbang
pasir cetak kering tersebut dan catat hasilnya.10. Hitung kadar
lempung dengan rumus di bawah ini :