SIDANG TUGAS AKHIR
ANALISA PENGARUH PENAMBAHAN ABU SERBUK KAYU TERHADAP KARAKTERISTIK PASIR CETAK DAN CACAT POROSITAS HASIL PENGECORAN ALUMINIUM 6061
Latar belakang
Pengecoran logam
Abu serbuk kayu
Hasil pengecoran aluminium
Cacat coran
Pasir cetak
Permasalahan
Bagaimana pengaruh penambahan abu serbuk kayu ke dalam pasir cetak terhadap karakteristik pasir cetak dan cacat porositas hasil pengecoran aluminium 6061.
Tujuan Penelitian
1 2
• Mengetahui pengaruh penambahan abu serbuk kayu terhadap kekuatan tekan dan permeabilitas dan ketahanan pasir cetak.
• Mengetahui pengaruh penambahan abu serbuk kayu terhadap cacat porositas hasil coran.
Batasan masalah 1
2
3
4
5
6
7
• Pasir cetak memiliki komposisi dan permeabilitas yang seragam (homogen). • Logam cair dianggap sebagai Newtonian Fluid. • Temperatur pada saat penuangan dianggap sama. • Temperatur pada ruangan dianggap konstan. • Waktu penuangan dianggap sama. • Sistem saluran dianggap optimal sesuai American Foundrymen’s Society (AFS). • Logam cair tidak dilakukan proses degassing.
Manfaat Penelitian
Mengembangkan teori dan teknologi pasir cetak sehingga dapat digunakan oleh industri pengecoran logam terutama yang berbahan baku logam aluminium.
Dasar Teori Logam ringan
Aluminium
• Kekuatan mekanik kurang baik Dipadukan dengan Cu, Si, Mg, Zn, Sn
• Pemberian kode
Aluminium 6061 - Mudah didapat dipasaran - Aplikasi luas: pesawat terbang, kamera, komponen elektronik, hardware, dan katup - Massa Jenis : 2.7 gr/cc - titik lebur : 652° C
Dasar Teori (lanjutan) Pasir Cetak Syarat pasir cetak: • Mempunyai sifat mampu bentuk yang baik. • Permeabilitas yang cocok. • Distribusi besar butir yang cocok. • Tahan terhadap temperatur logam yang dituang. • Mampu dipakai lagi dan murah
Berpengikat (Pengikat 10%-20% lempung) - Pasir gunung
Perlu pengikat tambahan - Pasir pantai - Pasir sungai - Pasir silika
Dasar Teori (lanjutan)
Komposisi pasir cetak - Pasir gunung - Pasir pantai - Pasir sungai - Pasir silika
Air
Bahan baku pasir
Pelarut
Pengikat
Bahan tambah
-
Lempung Bentonit Semen Furan/fenol
- Tetes tebu - Tepung kanji - Abu sekam - Fly ash
Dasar Teori (lanjutan)
Sifat – Sifat Pasir
Sifat basah
Sifat kering Sifat penguatan oleh udara Sifat sisa Pengaruh kadar air dan bentonit terhadap kekuatan dan permeabilitas pasir cetak
Dasar Teori (lanjutan)
Abu serbuk kayu Sifat-sifat dari hasil pembakaran serbuk kayu Kerapatan
0,45 gr/cm3
Porositas
70%
Sifat-sifat kekuatan
Kekuatan pemampatan 26 N/mm2
Kandungan karbon
80-90%
Tujuan penambahan
Memperhalus permukaan Meningkatkan ketahanan pasir
Dasar Teori (lanjutan) Cacat Porositas Penyebab: 1 2 3 4 5
• Temperatur penuangan yang rendah • Penuangan yang terlalu lambat • Permeabilitas yang kurang baik • Cetakan yang kurang kering • Ventilasi yang kurang memadai
Penelitian terdahulu Penelitian Soejono Tjitro PENGARUH FLY ASH TERHADAP KEKUATAN TEKAN DAN KEKERASAN CETAKAN PASIR
Penambahan fly ash sebesar 2% dapat meningkatkan kekuatan tekan pasir cetak sebesar 11,4%
Grafik pengaruh penambahan fly ash terhadap kekuatan tekan pasir cetak
Penelitian terdahulu (lanjutan)
Penelitian Tataram Effect of Variation of Different Additives on Green sand Mold Properties for Olivine sand
Penambahan fly
ash, coconut shell dan tamarind powder sebesar 1% dapat meningkatkan kekuatan tekan pasir cetak
Penelitian terdahulu (lanjutan)
Penelitian Tataram (lanjutan)
Penambahan coconut shell dan tamar ind powder sebesar 0,6% dapat meningkatkan permeabilitas hingga batas tertentu
Penelitian terdahulu (lanjutan)
Penelitian Tataram (lanjutan)
Penambahan zat aditif dapat menurunkan mampu ambruk pasir cetak
(collapsibility)
Penelitian terdahulu (lanjutan)
Penelitian Bayu Aditya Studi Eksperimen Pengaruh Komposisi Pasir Cetak Pada Aluminium Sand Casting Terhadap Porositas Produk Toroidal Piston
1 2
3
• Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh kadar air terhadap permeabilitas pasir cetak dan cacat porositas hasil pengecoran alumunium.
• Pasir yang digunakan adalah jenis pasir silika dengan pengikat bentonit variasi kadar air sebesar 4,5% dan 3,5%.
• Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi kadar air pada cetakan pasir dengan pengikat bentonit akan menurunkan nilai permeabilitas pasir cetak dan meninkatkan persentase yaitu porositas pada aluminium hasil pengecoran
Metodologi Percobaan MULAI
Studi literatur
Flowchart Perumusan masalah
Pasir cetak A 88% pasir silika 8% bentonit 4% air (tanpa abu kayu)
Pasir cetak B 87% pasir silika 8% bentonit 4% air 1% abu kayu
Pasir cetak F 83% pasir silika 8% bentonit 4% air 5% abu kayu
Pasir cetak C 86% pasir silika 8% bentonit 4% air 2% abu kayu
Pasir cetak G 82% pasir silika 8% bentonit 4% air 6% abu kayu
Pengujian permeabilitas pasir cetak
Pasir cetak D 85% pasir silika 8% bentonit 4% air 3 % abu kayu
Pasir cetak H 81% pasir silika 8% bentonit 4% air 7% abu kayu
Pengujian kekuatan tekan pasir cetak
Pasir cetak E 84% pasir silika 8% bentonit 4% air 4% abu kayu
Pasir cetak I 80% pasir silika 8% bentonit 4% air 8% abu kayu
Perencanaan dan pembuatan sistem saluran
Pembuatan pola Data hasil pengujian permeabilitas dan kekuatan tekan pasir cetak
A
Metodologi percobaan (lanjutan) A
Flowchart
Pembuatan cetakan pasir 1 Pasir cetak tanpa penambahan abu kayu
Pembuatan cetakan pasir 2 pasir cetak dengan nilai permeabilitas tertinggi
Pengecoran
Pengamatan pasir sisa pengecoran
Hasil coran
Pengujian porositas
Data hasil pengujian porositas
Analisa data
Kesimpulan dan saran
SELESAI
Pembuatan cetakan pasir 3 Pasir cetak dengan nilai permeabilitas terendah
Metodologi percobaan (lanjutan) Peralatan
Neraca ohaus
Universal sand strength machine
Timbangan digital
Permeability meter
Cetakan
Tungku peleburan
Metodologi percobaan (lanjutan)
Peralatan (lanjutan)
Gelas ukur
Mesin bubut
Metodologi percobaan (lanjutan)
Tabel komposisi pasir cetak
Tabel komposisi pasir cetak (lanjutan)
Metodologi percobaan (lanjutan)
Spesimen uji kekuatan tekan dan permeabilitas pasir cetak American Foundrymen’s Society (AFS)
Metodologi percobaan (lanjutan) Pembuatan Spesimen Uji Tekan dan Permeabilitas Pasir Cetak
Metodologi percobaan (lanjutan) Pembuatan cetakan pasir
Pola
Pembuatan pouring basin
Cetakan drag
Pembalikan drag
Pengeringan cetakan
Pembuatan kup
Metodologi percobaan (lanjutan) Proses pengecoran dan uji porositas
Peleburan aluminium
Pengukuran volume spesimen
Penuangan
Pengukuran massa spesimen
Cetakan yang telah dituang
Pengamatan pasir cetak sisa pengecoran
Tabel hasil pengujian permeabilitas dan porositas pasir cetak
Tabel hasil pengujian permeabilitas dan porositas pasir cetak (lanjutan)
Hasil Percobaan
Butiran abu kayu yang lebih kecil dibandingkan butiran pasir silika
Penambahan abu kayu menurunkan permeabilitas pasir cetak
Hasil Percobaan Butiran abu kayu yang lebih kecil dibandingkan butiran pasir silika
Kandungan abu kayu yang serupa dengan bentonit Penambahan abu kayu terhadap kekuatan pasir cetak
Hasil Percobaan Ketebalan Pasir yang Terpengaruh Panas Logam Cair
Pasir cetak 0% abu kayu
Pasir cetak 1% abu kayu
Pasir cetak 8% abu kayu
Hasil Percobaan Tabel uji hasil uji porositas Pengukuran porositas
Volume Massa spesimen(cm3) spesimen(gr)
No
Komposisi cetakan
1
Cetakan Pasir 1 90% pasir silika 8% bentonit 4% air
32,2
86,08
0,99
139,33 (cm3/menit)
2
Cetakan Pasir 2 Cetakan dengan nilai permeabilitas tertinggi (1% abu kayu)
35,8
86,59
1,04
112,67 (cm3/menit)
3
Cetakan pasir 3 Cetakan dengan nilai permeabilitas paling rendah (8% abu kayu)
38,6
87,51
1,60
P(%)
53,33 (cm3/menit)
Hasil Percobaan Letak cacat porositas dan cacat inklusi spesimen tanpa penambahan abu bubuk kayu
Tampak atas
Tampak bawah
Tampak samping
Hasil Percobaan Letak cacat porositas dan cacat inklusi spesimen dengan penambahan 1% penambahan abu bubuk kayu
`
Tampak atas
Tampak bawah
Tampak samping
Hasil Percobaan Letak cacat porositas dan cacat inklusi spesimen dengan penambahan 8% penambahan abu bubuk kayu
Tampak atas
Tampak bawah
Tampak samping
Kesimpulan • Nilai permeabilitas paling tinggi terdapat pada komposisi pasir cetak tanpa penambahan abu serbuk kayu yaitu sebesar 139,33 cm3/menit dan permeabilitas paling rendah terdapat pada penambahan 8% abu serbuk kayu yaitu sebesar 53,33 cm3/menit. • Pasir cetak dengan kekuatan tekan paling tinggi terdapat pada komposisi pasir cetak dengan penambahan 8% abu serbuk kayu yaitu mencapai 468,33 kN/m2, sedangkan pasir cetak yang mempunyai kekuatan tekan paling rendah terdapat pada komposisi pasir cetak tanpa penambahan abu serbuk kayu yaitu sebesar 366,67 kN/ m2 • Pasir cetak yang mempunyai ketahanan paling rendah terdapat pada komposisi pasir cetak tanpa penambahan abu kayu. Ketahanan pasir paling tinggi adalah pada penambahan 8% abu serbuk kayu dimana daerah yang terpengaruh panas setebal 2,5 mm dari permukaan logam hasil pengecoran.
Kesimpulan • Persentase cacat porositas paling tinggi terdapat pada benda hasil coran dengan komposisi pasir cetak dengan penambahan 8% abu serbuk kayu yaitu sebesar 1,6% dan porositas paling rendah pada pasir cetak tanpa penambah abu kayu yaitu sebesar 0,99%. • Penambahan abu kayu paling optimal yaitu sebesar 1% dan 2%. Pada penambahan ini permeabilitas pasir cetak paling sesuai dan hasil benda hasil coran pada penambahan 1% abu kayu mempunyai permukaan paling halus dan persentase cacat porositas yang relatif kecil yaitu sebesar 1,04%.
Saran • Dilakukan uji kandungan air terlebih dahulu pada spesimen pasir cetak dengan pasir yang terdapat dalam cetakan. Sehingga dapat diketahui kandungan air dari masing-masing komposisi pasir cetak. • Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai sifat mekanik benda hasil coran dengan menggunakan pasir cetak yang telah ditambahkan abu serbuk kayu.
Terima kasih Mohon kritik dan saran
