STUDI PENAMBAHAN BENTONIT PADA PASIR CETAK BASAH TERHADAP PERMEABILITAS DAN KEKUATAN TEKAN

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

STUDI PENAMBAHAN BENTONIT PADA PASIR CETAK BASAH TERHADAP PERMEABILITAS DAN KEKUATAN TEKAN

SKRIPSI

Oleh: GEMILANG TEGAR KUSUMA NIM. K2508010

FAKULAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA JULI 2012 commit to user


digilib.uns.ac.id

PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN

Saya yang bertanda tangan di bawah ini

Nama

: Gemilang Tegar Kusuma

NIM

: K 2508010

Jurusan/Program Studi

: JPTK/Pendidikan Teknik Mesin

Menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “PENGARUH VARIASI CAMPURAN BENTONIT PADA PASIR CETAK BASAH TERHADAP PERMEABILITAS DAN KEKUATAN TEKAN” ini benar-benar merupakan hasil karya saya sendiri. Selain itu, sumber informasi yang dikutip dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka.

Apabila pada kemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan skripsi ini hasil jiplakan, saya bersedia menerima sangsi atas perbuatan saya.

commitiito user


digilib.uns.ac.id

PENGARUH VARIASI CAMPURAN BENTONIT PADA PASIR CETAK BASAH TERHADAP PERMEABILITAS DAN KEKUATAN TEKAN

Oleh: GEMILANG TEGAR KUSUMA K 2508010

Skripsi diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan Program Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Pendidikan Teknik Kejuruan

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA JULI 2012 commitiiito user


digilib.uns.ac.id

PERSETUJUAN Skripsi ini disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.

commitivto user


digilib.uns.ac.id

PENGESAHAN

Skripsi ini telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima untuk memperoleh persyaratan gelar Sarjana Pendidikan. Pada hari Tanggal

: :

commitvto user


digilib.uns.ac.id

ABSTRAK Gemilang Tegar Kusuma. STUDI PENAMBAHAN BENTONIT PADA PASIR CETAK BASAH TERHADAP PERMEABILITAS DAN KEKUATAN TEKAN. Skripsi, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta. Juli 2012. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui bahwa variasi penambahan bentonit sebesar 0 gr, 30 gr, 50 gr dan 70 gr, pada pasir cetak basah dapat menyebabkan perbedaan kemampuan alir gas (permeabilitas) dan kekuatan tekan dengan menggunakan bahan campuran pasir (80% pasir kali dan 20% pasir silika). Penelitian ini juga untuk mengetahui variasi penambahan bentonit pada masing-masing sampel penelitian yang menyebabkan permeabilitas dan kekuatan tekan dapat optimal. Sampel pada penelitian ini menggunakan standart SNI 15-0312-1989 yang mempunyai diameter 50 mm dan tinggi 50 mm. Data diperoleh dengan cara mengukur besarnya nilai permeabilitas dengan alat Permeability Tester, sedangkan nilai kekuatan tekan diukur dengan Universal Strength Machine. Faktor lain yang kemungkinan mempengaruhi hasil pengukuran dikontrol atau dikendalikan. Metode penelitian ini menggunakan metode eksperimen. Hasil penelitian menunjukan bahwa ada perbedaan antara variasi penambahan bentonit pada pasir cetak basah terhadap kemampuan alir gas (permeabilitas) dan kekuatan tekan. Campuran bentonit pada pasir cetak yang paling optimal digunakan untuk cetakan pengecoran besi cor kelabu pada masingmasing sampel penelitian adalah pada campuran penambahan bentonit 50 gr menghasilkan permeabilitas 104,67 cm3/menit dan kekuatan tekan 61,87 KN/m2.

Kata kunci: campuran bentonit, permeabilitas, dan kekuatan tekan

commitvito user


digilib.uns.ac.id

ABSTRACT Gemilang Tegar Kusuma. THE STUDY ADDITION OF BENTONITE ON WET MOLD SAND TOWARD PERMEABILITY AND COMPRESSIVE STRENGTH. Skripsi, Teacher training and Education Faculty of Sebelas Maret University of Surakarta. July 2012. The purpose of the study is to know the influence of addition variation of bentonite content mixture in the amount of 0 gr, 30 gr, 50 gr and 70 gr of wet mold sand can produce difference of gas flow potential (permeability) and compressive strength with sand mixture materials (80% river sand and 20% silica sand). The study is also to know variation of the addition bentonite content from each the study sample that are produce optimum permeability and compressive strength. The samples in this study use SNI 15-0312-1989 which have a diameter of 50 mm and height 50 mm. Data is obtained by measuring rate of permeability by using Permeability Tester, meanwhile value of compressive strength is measured by using Universal Strength Machine. Other factors that are likely affecting results of measurement are controlled. The study use experiment method. The results of the study indicated that there was difference between variety of bentonite addition of wet mold sand toward gas flow potential (permeability) and compressive strength. Optimum mixture the addition of bentonite of wet mold sand from each sample of the experiment was: 50 gr the addition of bentonite produces permeability 104,67 cm3/menit and compressive strength 61,87 KN/m2.

Keyword: bentonite mixture, permeability, and compressive strength

commitviito user


digilib.uns.ac.id

MOTTO

“Dalam kerendahan hati ada ketinggian budi. Dalam kemiskinan harta ada kekayaan jiwa. Dalam kesempitan hidup ada kekuasaan ilmu.”

“Dengan latihan yang ketat Ku lampaui dinding diriku Sambut hari ini Tirai kesempatan pun terbuka”

“Hidup adalah sebuah proses pembelajaran, ada kesulitan dibalik kemudahan, ada kegagalan dibalik keberhasilan…Setiap kejadian ada makna yang menjadikan kedewasaan menjadi terasah, dengan ketulusan akan keterbatasan doa menjadi penyempurna sebuah usaha…maka gagal, sukses, sedih, dan senang menjadi takdir yang indah untuk menggapai derajad mapan dalam hidup

“Hidup yang berguna adalah hidup yang ketika petang membawa suluh untuk menghadapi malam yang akan sampai.”

“Penderitaan memang selalu hadir dalam kehidupan kita, tidak berarti hidup adalah menderita atau hidup adalah untuk penderitaan. namun "Hidup adalah Berjuang karena Hidup adalah Perjuangan"

commitviiito user


digilib.uns.ac.id

PERSEMBAHAN

Teriring syukurku pada-Mu, kupersembahkan karya ini untuk:  “Papa dan Mama” Pengorbanan dan perjuangan yang tak terbatas, cinta kasih dan sayang yang tak terlampaui, doamu yang tak pernah kunjung putus. Semuanya membuatku bangga memiliki kalian. Membantuku menyongsong masa depan yang bersinar gemilang.  “Kakak dan adikku” Terimakasih atas semangat dan perhatian yang kalian berikan sehingga membuatku selalu tegar dalam menghadapi rintangan, membantu melalui banyak cobaan.  “Keluarga” Terimakasih atas doa, dan semangat yang kalian limpahkan padaku walau kalian berada jauh disana.  “Penyemangat dan harapan” Selalu menopang saat ku jatuh, membantuku menatap indahnya dunia, menemaniku melewati liku-liku hidup yang tajam.  “Sahabat Poker” Memberikan warna yang berbeda setiap harinya, menghadapi kerasnya hidup dengan senyuman.  “Teman PTM 2008” Melewati 4 tahun ini tanpa kalian bukanlah apa-apa. Semua penuh makna bila melaluinya dengan kalian semua.

commitixto user


digilib.uns.ac.id

 “Dosen-Dosen PTM” Terimakasih pada dosen semua yang telah memberikan pelajaran yang berarti dan membimbing saya selama ini.  “Almamaterku” Tempat kutuju segala angan dan harapan, tempat kupadu cita-cita dan impianku, tempat kupacu setiap langkah yang berarti. Membuatku bangga mengenakanmu Hari terus berganti Banyak yang telah terjadi Kiniku kian pasti Segala kan ku raih Terimakasih…ini hanya secarik kertas yang kosong bila tanpa kalian semua

commitxto user


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR

Segala puji hanya bagi Allah SWT yang telah memberikan kepada kita nikmat, taufiq, rahmat, hidayah serta inayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul “PENGARUH VARIASI CAMPURAN BENTONIT

PADA

PASIR

CETAK

BASAH

TERHADAP

PERMEABILITAS DAN KEKUATAN TEKAN”. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini banyak menghadapi hambatan dan kesulitan. Namun dengan bantuan dari berbagai pihak hambatan dan kesulitan tersebut dapat teratasi. Oleh karena itu, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dan memberi dukungan moral, maupun spiritual kepada penulis, antara lain : 1.

ALLAH SWT atas segala kenikmatan dan karunia yang telah diberikan.

2.

Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta

3.

Bapak Drs. Sutrisno, S.T., M.Pd. selaku Ketua Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan Universitas Sebelas Maret Surakarta.

4.

Bapak Yuyun Estriyanto, S.T, M.T, selaku Ketua Program Studi Pendidikan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.

5.

Bapak Drs. Suwachid, M. Pd., M.T, selaku Pembimbing Akademik Studi Pendidikan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.

6.

Bapak Budi Harjanto S.T, M. Eng, selaku Koordinator Skripsi Pendidikan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta, sekaligus sebagai dosen pembimbing I, yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyusun skripsi.

7.

Bapak Herman Saputro, S.Pd., M.T, M.Pd selaku dosen pembimbing II, yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyusun skripsi.

8.

Segenap dosen Program Studi Pendidikan Teknik Mesin yang telah bersedia dengan ikhlas berbagi ilmu dengan penulis.

9.

Segenap karyawan Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan FKIP UNS. commitxito user


digilib.uns.ac.id

10. Papa, mama dan keluarga tercinta, yang telah memberikan kasih sayang, semangat, dan dukungan yang tiada hentinya. 11. Teman-teman seperjuangan di Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, mahasiswa

PTM

2008

yang

telah

memberikan

kontribusi

dalam

menyelesaikan skripsi ini. 12. Kepada seluruh pihak yang telah memberikan bantuan moral dan spiritual hingga terselesaikannya skripsi ini. Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih banyak kekurangan dan jauh dari sempurna. Untuk itu kritik maupun saran yang sifatnya membangun demi kebaikan skripsi ini sangat penulis harapkan. Akhir kata penulis berharap bahwa skripsi ini dapat bermanfaat bagi setiap orang yang membaca dan merupakan suatu referensi yang dapat dipertimbangkan. Semoga Allah SWT senantiasa memberikan berkah maghfirah bagi kita semua. Amin.

commitxiito user


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .......................................................................................

i

HALAMAN PERNYATAAN ........................................................................

ii

HALAMAN PENGAJUAN ............................................................................

iii

HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................

iv

HALAMAN PENGESAHAN .........................................................................

v

HALAMAN ABSTRAK .................................................................................

vi

HALAMAN MOTTO ..................................................................................... viii HALAMAN PERSEMBAHAN .....................................................................

ix

KATA PENGANTAR ....................................................................................

xi

DAFTAR ISI ................................................................................................... xiii DAFTAR TABEL ........................................................................................... xv DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xvi DAFTAR TABEL ........................................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah ......................................................................

1

B. Identifikasi Masalah ............................................................................

2

C. Pembatasan Masalah ...........................................................................

2

D. Perumusan Masalah ............................................................................

3

E. Tujuan Penelitian ................................................................................

3

F. Manfaat Penelitian ..............................................................................

3

BAB II LANDASAN TEORI A. Tinjauan Pustaka .................................................................................

5

1. Kajian teori ....................................................................................

5

a. Proses Pengecoran ...................................................................

5

b. Pasir Cetak ...............................................................................

14

c. Bentonit ...................................................................................

20

d. Permeabilitas ........................................................................... commitxiiito user

24


digilib.uns.ac.id

e. Kekuatan Tekan .......................................................................

25

f. Cacat-cacat Coran ....................................................................

27

2. Penelitian yang Relevan ................................................................

31

B. Kerangka Berfikir ................................................................................

32

1. Kerangka Berfikir ..........................................................................

32

2. Hipotesis ........................................................................................

32

BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian .............................................................

34

B. Desain Penelitian .................................................................................

35

C. Populasi dan Sampel ...........................................................................

36

D. Teknik Pengambilan Sampel ...............................................................

36

E. Pengumpulan Data ..............................................................................

36

F. Teknik Analisis Data ...........................................................................

42

G. Prosedur Penelitian ..............................................................................

43

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Deskripsi Data .....................................................................................

48

B. Pembahasan Hasil Penelitian ...............................................................

50

BAB V KESIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN A. Simpulan Penelitian ............................................................................

54

B. Implikasi ..............................................................................................

54

C. Saran .....................................................................................................

55

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 56 LAMPIRAN

commitxivto user


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Perbandingan bentonit tipe sodium dan kalsium ........................... 21 Tabel 3.1. Komposisi masing-masing tipe ...................................................... 45 Tabel 4.1. Hasil pengukuran permeabilitas dan kekuatan tekan Tipe A ......... 48 Tabel 4.2. Hasil pengukuran permeabilitas dan kekuatan tekan Tipe B ......... 49 Tabel 4.3. Hasil pengukuran permeabilitas dan kekuatan tekan Tipe C ......... 49 Tabel 4.4. Hasil pengukuran permeabilitas dan kekuatan tekan Tipe D ......... 49 Tabel 4.5. Hasil rata-rata pengukuran permeabilitas dan kekuatan tekan ....... 50

commitxvto user


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Diagram alir proses pengecoran dengan cetakan pasir ..............

5

Gambar 2.2. Proses pengecoran secara umum ................................................

6

Gambar 2.3. Contoh pola ................................................................................

9

Gambar 2.4. Contoh inti cetakan pada telapak inti bertumpu dua mendatar .. 10 Gambar 2.5. Sistem saluran pada cetakan ....................................................... 12 Gambar 2.6. Pasir Angular .............................................................................. 17 Gambar 2.7. Pasir Round ................................................................................ 17 Gambar 2.8. Pasir Sub-Angular ...................................................................... 18 Gambar 2.9. Pasir gabungan ........................................................................... 18 Gambar 2.10. Pengaruh bentonit dan air pada pasir cetak .............................. 22 Gambar 2.11. Bentonit Ultra Bent –A ............................................................ 23 Gambar 2.12. Ultra Bent –B ........................................................................... 23 Gambar 2.13. Bentonit jenis BK ..................................................................... 24 Gambar 2.14. Kekuatan pada suatu cetakan ................................................... 26 Gambar 2.15. Jenis-jenis cacat coran .............................................................. 30 Gambar 3.1. Mesin Uji Permeability Tester ....................................................... 38 Gambar 3.2. Mesin Uji Universal Strength Machine ........................................ 39 Gambar 3.3. Neraca Timbang ......................................................................... 39 Gambar 3.4. Mixer .......................................................................................... 40 Gambar 3.5. Gelas Ukur .................................................................................. 40 Gambar 3.6. Sand rammer .............................................................................. 41 Gambar 3.7. Cetok .......................................................................................... 41 Gambar 3.8. Bagan Alir Proses Eksperimen ................................................... 44 Gambar 3.9. Bentuk dan ukuran Spesimen Pasir cetak Basah ........................ 46 Gambar 4.1. Grafik pengaruh variasi bentonit terhadap permeabilitas .......... 51 Gambar 4.2. Grafik pengaruh variasi bentonit terhadap kekuatan tekan ........ 52

commitxvito user


digilib.uns.ac.id

DAFTAR LAMPIRAN

1. Pengajuan Judul Skripsi ........................................................................... 58 2. Permohonan Ijin Menyusun Skripsi ......................................................... 59 3. Ijin Penyusunan Skripsi ........................................................................... 60 4. Permohonan Ijin Research ....................................................................... 61 5. Daftar Peserta Seminar ............................................................................. 63 6. Laporan Pengujian ................................................................................... 65 7. Persyaratan Fisik Pasir Cetak ................................................................... 69 8. Dokumentasi ............................................................................................ 70

commit xviito user


digilib.uns.ac.id

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah Kemajuan di bidang teknologi dewasa ini tidak sepenuhnya berbanding lurus dengan perkembangan dunia industri. Terbukti tidak sedikit industri-industri yang masih ketinggalan di bidang teknologi, hal ini terjadi dikarenakan masih terbatasnya sumber daya yang dimiliki oleh industri-industri di Indonesia. Khususnya pada bidang teknologi pengecoran, yang masih memerlukan pembinaan yang lebih terarah terutama dalam rangka meningkatkan kemampuan produksi serta kualitas dari hasil produksi dalam memproduksi benda-benda coran. Proses pembuatan coran dapat dilakukan dengan berbagai macam cetakan, diantaranya yaitu: cetakan pasir basah (green sand molds), cetakan lempung (loam molds), cetakan kulit kering (skin driend molds), cetakan furan (furan molds), cetakan CO2, cetakan logam, dan cetakan khusus (yang dibuat dari plastik, karet, plaster, kertas). Pada industri kecil pengecoran logam pada umumnya lebih memilih menggunakan cetakan pasir basah dalam proses pembuatan coran karena mudah didapat serta biayanya yang cenderung murah dibandingkan dengan cetakan yang lainnya. Cetakan pasir basah terbuat dari pasir, bahan pengikat tanah lempung, kemudian ditambah dengan air serta bahan tambah kemudian diaduk menjadi satu dan membentuk adonan cetakan pasir basah. Pada proses pembuatan coran dengan menggunakan cetakan pasir basah masih sering terjadi cacat-cacat yang tidak diinginkan pada hasil coran, seperti kekasaran permukaan coran, penetrasi logam cair kedalam cetakan, gelembung gas, rongga penyusutan, rontokan cetakan dan inklusi terak. Timbulnya cacat-cacat tersebut dipengaruhi oleh kemampuan alir gas (permeabilitas) dan kekuatan cetakan yang kurang baik, hal itu bisa disebabkan karena campuran bahan pengikat pada pasir cetak basah yang kurang ataupun kadarnya yang berlebihan. Bahan pengikat dalam hal ini adalah bentonit. commit to user Campuran bahan pengikat dapat merubah sifat dari campuran pasir cetak, 1


digilib.uns.ac.id 2

sehingga pengaturan campuran bahan pengikat pada kandungan pasir cetak khususnya pasir cetak basah adalah faktor yang sangat penting. Penambahan bentonit akan menguatkan ikatan cetakan dalam pasir cetak tersebut, sehingga meningkatkan kekuatan tekan pasir, namun akan disertai juga dengan penurunan permeabilitas cetakan. Hal ini dikarenakan ruangan antara butir-butir pasir ditempati oleh bentonit yang kelebihan air sehingga kemampuan alir gasnya sulit untuk keluar. Sebaliknya, penambahan bentonit yang kurang dari kadarnya, tidak akan memberikan kekuatan ikatan yang baik dalam pasir cetak tersebut. Dengan demikian secara langsung campuran bentonit pada pasir cetak basah akan mempengaruhi permeabilitas dan kekuatan tekan. Dengan campuran variasi kadar bentonit yang berbeda pada pasir cetak basah akan juga berbeda permeabilitas dan kekuatan tekan. Dalam penelitian ini, peneliti mencoba untuk melakukan eksperimen “ STUDI PENAMBAHAN BENTONIT PADA PASIR CETAK BASAH TERHADAP PERMEABILITAS DAN KEKUATAN TEKAN”.

B. Identifikasi Masalah Berdasarkan uraian pada latar belakang masalah diatas, maka identifikasi masalah dalam penelitian ini adalah: 1.

Proses pembuatan coran dengan menggunakan cetakan pasir basah masih sering terjadi cacat-cacat yang tidak diinginkan.

2.

Timbulnya cacat-cacat pada hasil coran dipengaruhi permeabilitas dan kekuatan tekan yang kurang baik.

3.

Campuran bahan pengikat akan merubah sifat dari campuran pasir cetak.

4.

Kualitas pasir cetak dipengaruhi oleh permeabilitas.

5.

Kualitas pasir cetak dipengaruhi oleh kekuatan tekan.

C. Pembatasan Masalah Agar pembahasan masalah tidak meluas, maka dari latar belakang masalah dan identifikasi masalah di atas dapat dibuat batasan masalah sebagai commit to user berikut:


digilib.uns.ac.id 3

1.

Bentonit sebagai pengikat campuran pasir.

2.

Spesimen penelitian adalah pasir cetak.

3.

Permeabilitas pasir cetak.

4.

Kekuatan tekan pasir cetak.

D. Perumusan Masalah Berdasarkan permasalahan yang telah dikemukakan, maka permasalahan dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut: 1.

Adakah pengaruh variasi bentonit pada pasir cetak basah terhadap permeabilitas?

2.

Adakah pengaruh variasi bentonit pada pasir cetak basah terhadap kekuatan tekan?

E. Tujuan Penelitian Berdasarkan perumusan masalah, tujuan yang hendak dicapai dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1.

Mengetahui pengaruh variasi bentonit pada pasir cetak basah terhadap permeabilitas.

2.

Mengetahui pengaruh variasi bentonit pada pasir cetak basah terhadap kekuatan tekan.

F. Manfaat Penelitian Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut: 1.

Manfaat Teoritis a.

Hasil penelitian ini diharapkan dapat mengetahui campuran bentonit yang dapat menyebabkan permeabilitas dan kekuatan tekan yang optimal pada pasir cetak basah.

b.

Hasil penelitian ini diharapkan dapat dijadikan sebagai dasar teoritis untuk pengembangan penelitian lebih lanjut yang sejenis. commit to user


digilib.uns.ac.id 4

2.

Manfaat Praktis Memberikan informasi kepada masyarakat khususnya industri pengecoran logam bahwa dengan merubah variasi campuran pada bahan pengikat bentonit dapat merubah permeabilitas dan kekuatan tekan pada cetakan pasir basah.

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB II LANDASAN TEORI

A. Tinjauan Pustaka dan Hasil Penelitian yang Relevan 1. Kajian Teori a.

Proses Pengecoran Proses pengecoran merupakan cara pembentukan logam dengan mencairkan logam agar dapat dituang ke dalam cetakan yang mempunyai bentuk yang diinginkan kemudian dibiarkan hingga menjadi padat. Proses pengecoran sebagai salah satu teknik pembuatan produk dimana logam dicairkan dalam tungku peleburan kemudian dituangkan ke dalam rongga cetakan yang serupa dengan bentuk asli dari produk cor yang akan dibuat. Sebagai suatu proses manufaktur yang menggunakan logam cair dan cetakan, pengecoran digunakan untuk menghasilkan bentuk akhir produk jadi. Proses pengecoran cetakan pasir yang sering dilakukan di industri pengecoran pada umumnya dapat dilihat pada Gambar 2.1 dibawah ini.

Gambar 2.1. Diagram alir proses pengecoran dengan cetakan pasir commit to user 5


digilib.uns.ac.id 6

Ada berbagai macam cara pengecoran sesuai dengan kebutuhan. Pengecoran cetakan pasir merupakan jenis pengecoran yang sering digunakan karena dinilai lebih ekonomis walaupun kurang efisien dan efektif. Pada proses ini cairan logam dituang ke dalam rongga cetakan yang terbuat dari campuran pasir dan pengikat. Untuk membuat coran harus dilakukan proses-proses seperti: membuat cetakan, pencairan logam, menuang logam coran, membongkar cetakan dan membersihkan coran. Secara umum aliran proses pengecoran dapat dilihat pada Gambar 2.2 di bawah ini.

Gambar 2.2. Proses pengecoran secara umum

Pada proses pengecoran (pembuatan coran) meliputi beberapa tahap yaitu: 1) Pembuatan Cetakan Pembuatan cetakan merupakan bagian yang sangat penting dalam proses pengecoran logam. Pembuatan cetakan diartikan sebagai suatu kegiatan untuk mendapatkan rongga cetak yang siap diisi dengan logam cair. Berdasarkan penggunaannya dibagi menjadi dua commit to user


digilib.uns.ac.id 7

kelompok utama, yaitu kelompok cetakan permanen dan cetakan sekali pakai atau sering dikenal expendable-mold. a) Cetakan sekali pakai Cetakan sekali pakai atau expendable-mold terdiri dari berbagai jenis, yaitu: (1) Cetakan pasir (2) Cetakan kulit (shell molding) (3) Cetakan vakum (V-process) (4) Investment casting Jenis cetakan pasir adalah yang paling banyak digunakan sebagai pengecoran logam karena memiliki keuntungan antara lain harga produksi relative murah, dapat digunakan secara berulang, komposisi campuran pasir dapat disesuaikan. Namun cetakan ini juga memiliki kerugian antara lain tidak dapat membuat produk presisi, permukaan coran kasar, banyak meyebabkan kagagalan produk, dan produktifitas relative rendah. b) Cetakan permanen Cetakan permanen ini secara proses pengecorannya hampir sama, tetapi proses pengecoran dengan cetakan permanen, cetakan yang digunakan dapat digunakan secara continue tidak seperti pada cetakan expendable yang harus mengorbankan cetakan dengan merusaknya untuk mengambil produk cor yang dihasilkanya. Jenis cetakan permanen antara lain: (1) Cetakan permanent biasa (2) slush casting (3) low-pressure casting (4) vacuum permanent-mold casting (5) die casting (6) dan centrifugal casting. commit to user


digilib.uns.ac.id 8

Jenis die casting adalah yang paling banyak digunakan sebagai pengecoran logam dengan cetakan permanen.

2) Persiapan Pengecoran Persiapan pengecoran meliputi beberapa tahap diantaranya: a) Pembuatan Pola Pola atau pattern adalah suatu model yang memiliki ukuran dan bentuk yang sama dengan bentuk produknya kecuali pada bidangbidang tertentu yang disebabkan oleh faktor-faktor lain seperti bidang pisah (parting line), bentuk rongga (cavity), dan proses pemesinannya. yang menyebabkan kesulitan untuk dibentuk langsung pada pola. Faktor faktor tersebut selanjutnya akan diantisipasi dengan perhitungan penyusutan logam dan toleransi pemesinanya. Untuk itu ada beberapa faktor diatas yang harus diperhatikan pada saat perencanaan pola yaitu: (1) Bidang pisah (Parting line) Fungsi dari bidang pisah ini adalah memisahkan atau membuat partisi dari bagian pola bagian atas (cope) dan dengan pola bagian bawah (drag). Untuk itu bagian pola atas dan bawah harus memiliki acuan agar tidak mengalami kesalahan dimensi. (2) Penyusutan Pola Pada setiap pola yang akan harus diketahui dahulu material apa yang akan digunakan untuk pembuatan produk. Ukuran pola harus ditambahkan dengan ukuran penyusutannya, setiap logam memiliki nilai penyusutan berbeda, antara lain besi cor memiliki nilai penyusutan (shrinkage) sebesar 1%, aluminium 1.5 % dan baja 2%.

commit to user


digilib.uns.ac.id 9

(3) Kemiringan Pola Setiap pola yang akan dibuat harus memiliki kemiringan tertentu yaitu dengan tujuan agar pada waktu pencabutan model dari cetakannya, pola tersebut tidak mengalami kerusakan dan memudahkan pada saat proses pencabutan pola dari cetakannya. Kemiringan setiap pola tergantung pada tinggi rendahnya ukuran pola tersebut jika ukuran dari suatu pola tinggi maka kemiringannya kecil, sedangkan jika ukuran dari suatu pola rendah maka kemiringannya besar. Pada aplikasinya dilapangan ternyata kemiringan yang dibuat tersebut juga dipengaruhi oleh faktor kesulitan suatu pola.

Pola dapat digolongkan menjadi dua yaitu pola logam dan pola kayu, pola logam digunakan untuk menjaga ketelitian ukuran benda cor, terutama dalam masa produksi sehingga umur pola bisa lebih lama dan produktivitasnya tinggi. Pola dari kayu digunakan untuk cetakan pasir. Faktor terpenting untuk menetapkan macam pola adalah proses pembuatan cetakan dimana pola tersebut dipakai dan pertimbangan ekonomi yang sesuai dengan jumlah dari pembuatan cetakan dan pembuatan pola. Contoh pola dapat dilihat pada Gambar 2.3 dibawah ini.

Gambar 2.3. Contoh pola

commit to user


digilib.uns.ac.id 10

b) Pembuatan Inti Inti adalah suatu bentuk dari pasir yang dipasang pada rongga cetakan untuk mencegah pengisian logam pada bagian yang seharusnya berbentuk lubang atau berbentuk rongga dalam suatu coran. Inti terdiri dari berbagai jenis, yaitu inti kulit, inti CO2, inti udara dan sebagainya. Pengklasifikasian di atas ditentukan berdasarkan pengikat atau jenis proses pembuatan inti, disamping pasir dan pengikat lempung (Abrianto Akuan, 2009:24). Contoh gambar inti dapat dilihat pada Gambar 2.4 dibawah ini.

Gambar 2.4. Contoh inti cetakan pada telapak inti bertumpu dua mendatar Inti biasanya mempunyai telapak inti. Penentuan bentuk dan ukuran telapak inti harus direncanakan dengan teliti untuk penyederhanaan cetakan, dan agar didapat coran yang baik serta menaikan produktifitas. Telapak inti berfungsi sebagai: (1) Menempatkan inti, membawa dan menentukan letak dari inti. Pada dasarnya dibuat dengan menyisipkan bagian dari inti. (2) Menyalurkan udara dan gas-gas dari cetakan yang keluar melalui inti. Apabila cetakan telah terisi penuh oleh logam, gas-gas dari inti dibawa keluar melalui telapak inti. (3) Memegang inti. Apabila cetakan telah terisi penuh oleh logam, maka telapak inti mencegah bergesernya inti dan memegang inti terhadap daya apung dari logam cair.

commit to user



Pasir yang digunakan untuk dibuat inti untuk proses pengecoran logam harus memiliki beberapa karakteristik khusus seperti, kekerasan permukaan yang lebih baik dari pada pasir basah karena pasir inti harus mampu menahan gaya dorong logam cair pada saat proses penuangan logam, pasir inti juga harus memiliki permeabilitas yang cukup untuk melepaskan sisa gas setelah proses pengeringan dalam oven hingga tidak terjebak dalam produk cor, pasir inti harus memiliki titik sinter yang tinggi agar tidak terjadi cacat akibat kerusakan pasir inti. Klasifikasi dari beberapa jenis inti dibagi kedalam 6 jenis berdasarkan posisinya dalam cetakan antara lain: balanced core, cover core, hanging core, wing core, ram-up core, dan kiss core. c) Pembuatan Sistim Saluran Sistim saluran adalah jalan masuk bagi cairan logam yang dituangkan kedalam rongga cetakan sistem saluran terbagi menjadi beberapa bagian antara lain: (1) Cawan tuang (pouring cup) yaitu merupakan penerima yang menerima cairan logam langsung dari ladel. Biasanya berbentuk corong atau cawan dengan saluran turun di bawahnya. Kedalaman cawan tuang biasanya 5 sampai 6 kali diameternya. Beberapa cawan tuang dilengkapi dengan inti pemisah yang akan menahan terak. (2) Saluran turun (Sprue) yaitu saluran pertama yang membawa cairan logam dari cawan tuang kedalam pengalir dan saluran masuk. Dibuat tegak lurus dengan irisan berupa lingkaran atau kadang-kadang irisannya sama dari atas sampai bawah, hal ini memungkinkan pengisian rongga cetak yang cepat dan lancar. (3) Pengalir (Runner) yaitu saluran yang membawa logam cair dari saluran turun kebagian-bagian yang cocok pada cetakan. commit to user



Pengalir biasanya mempunyai irisan seperti trapesium atau setengah lingkaran sebab irisan yang demikian mudah dibuat dalam permukaan pisah. (4) Saluran penambah (Riser) yaitu peranan penambah ialah memberikan logam cair pada bagian yang menyusut karena pembekuan,

mencegah

terbentuknya

rongga-rongga

penyusutan, serta untuk meniadakan pasir yang terbawa, terak dan gas-gas dari coran. Penambah digolongkan menjadi dua, yaitu penambah samping dan penambah atas. Penambah yang terbuka ke udara luar disebut Open Riser (penambah terbuka), sedangkan penambah yang dekat pada bagian atasnya dan berbentuk setengah bola disebut Blind Riser (penambah tertutup) (5) Saluran masuk (Gate) yaitu saluran yang mengisikan logam cair dari pengalir kedalam rongga cetakan. Saluran masuk dibuat dengan irisan yang lebih kecil dari irisan pengalir supaya memcegah kotoran masuk kedalam rongga cetakan. Gambar saluran dapat dilihat pada Gambar 2.5 dibawah ini.

Gambar 2.5. Sistem saluran pada cetakan

commit to user



d) Peleburan (Pencairan Logam) Peleburan merupakan suatu proses mencairkan beberapa bahan baku logam untuk menghasilkan logam baru yang memiliki komposisi unsur-unsur tertentu. Untuk mencairkan logam dipakai bermacam-macam tanur tetapi yang sering dipakai dalam industri pengecoran logam adalah jenis tanur listrik dan kupola. Pada tanur listrik panas yang dihasilkan untuk melelehkan logam dihasilkan dari busur listrik yang terjadi antara elektrodaelektroda, tanur listrik dulu digunakan khusus untuk membuat baja-baja campuran dan baja-baja karbon yang berkualitas tinggi tetapi sekarang digunakan untuk membuat baja karbon yang biasa. Panas yang dihasilkan pada tanur listrik dihasilkan dari busur listrik yang terjadi antara beberapa elektroda yang dialiri arus listrik, bila arus listrik dijalankan busur api akan terjadi pada elektroda dan memanaskan ruang lebur sehingga mampu untuk meleburkan logam cor. e) Penuangan Logam Penuangan adalah proses memasukkan cairan logam kedalam rongga cetak yang terdapat pada cetakan. Proses ini merupakan puncak dari pembuatan tuangan walaupun berlangsung dalam waktu yang sangat pendek. Dalam proses ini logam cair yang dikeluarkan dari tanur akan diterima oleh ladel pembawa dan kemudian dituangkan kedalam cetakan dengan menggunakan kowi (gayung) penuang. Kowi penuang biasanya berbentuk kerucut atau silinder. Ladel pembawa dan Kowi penuang tersebut terbuat dari plat baja dan bagian dalamnya dilapisi dengan batu tahan api. f) Pembongkaran dan Pembersihan Coran Setelah proses penuangan selesai dan logam mengalami pembekuan dalam waktu yang cukup didalam cetakan selanjutnya commit to user



kotak-kotak cetakan di kosongkan atau dibongkar dan bendabenda coran dibersihkan dari pasir, serta tukang cetak menyingkirkan saluran tuang dan penambah dengan martil atau untuk benda coran yang besar digunakan alat potong mesin. setelah

itu

benda-benda

tuang

dibawa

ketempat-tempat

pembersihan untuk menyingkirkan bram-bram yang melekat pada benda hasil coran. g) Pemeriksaan Hasil Coran Pemeriksaan hasil coran dilakukan untuk memelihara kualitas dari coran, untuk menekan biaya dengan mengetahui terlebih dahulu produk yang cacat. Menurut Surdia (2000: 195-202), pemeriksaan coran yang biasa dilakukan adalah pemeriksaan rupa yang bertujuan untuk meneliti: ketidak teraturan, inklusi retak, retakan dan sebagainya

yang terdapat

pada permukaan.

Pemeriksaan cacat dalam yang bertujuan untuk meneliti adanya cacat seperti rongga udara, rongga penyusutan, inklusi, retakan dan sebagainya dalam hasil coran dengan jalan tanpa merusak atau mematahkan yaitu dengan (sinar radio grafi, kekuatan super sonik, dan magnit). Pemeriksaan bahan yang bertujuan untuk memeriksa ketidak teraturan bahan yang diteliti dengan cara pengujian yang telah ditetapkan. Pemeriksaan merusak yang dilakukan dengan cara mematahkan atau memotong produk hasil coran untuk memastikan kualitas produk.

b. Pasir Cetak Pasir adalah suatu material yang tersusun dari butiran-butiran mineral yang memiliki diameter antara 0,05-2 mm. Pada umumnya pasir cetak memiliki komposisi dasar silicon dioxide (SiO2). Pengklasifikasian pasir cukup beragam yaitu dapat berdasarkan angka pemuaian, mampu commit to user



tembus cahaya, porositas, titik sinter, jenis pasir, kandungan clay, derajat kebulatan, besar butir pasir dan lain-lain. Selain itu pasir cetak memerlukan sifat-sifat yang harus memenuhi beberapa persyaratan cetakan. 1) Syarat-syarat Pasir Cetak Pasir cetak harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: a)

Mempunyai sifat mampu bentuk yang baik sehingga mudah dalam pembuatan cetakan dengan kekuatan yang diinginkan. Cetakan yang dihasilkan harus kuat sehingga tidak rusak karena dipindah-pindah dan dapat menahan logam cair waktu dituang kedalamnya. Akan tetapi jika kekuatannya terlalu tinggi maka sifat mampu bentuknya kurang baik. Karena itu kekuatannya pada temperatur kamar dan kekuatan panasnya harus diperhitungkan.

b) Permeabilitas yang cocok. Permeabilitas merupakan kemampuan pasir melewatkan udara pada saat pembekuan atau pendinginan. Dengan permeabilitas yang pas cacat coran seperti rongga penyusutan, gelembung gas dan kekasaran permukaan dapat dicegah. c)

Distribusi besar butir yang cocok. Permukaan coran diperhalus kalau coran dibuat dalam cetakan yang berbutir halus. Tetapi kalau butir pasir terlalu halus, maka permeabilitasnya menjadi rendah. Akibatnya udara/gas yang seharusnya keluar tidak dapat keluar sehingga terjadi cacat coran seperti gelambung gas, oleh karena itu distribusi besar butir harus juga diperhitungkan.

d) Komposisi yang cocok. Butir pasir bersentuhan dengan logam yang dituang mengalami peristiwa kimia dan fisika karena logam cair mempunyai temperatur yang tinggi. Bahan-bahan yang tercampur yang menghasilkan gas atau larut dalam logam adalah tidak dikehendaki. commit to user



e)

Mampu dipakai lagi. Pasir harus dapat dipakai berulang-ulang supaya ekonomis.

f)

Pasir harus murah (Abrianto Akuan, 2009:10).

2) Macam-macam Pasir Cetak Pasir cetak yang lazim digunakan ada beberapa macam antara lain pasir gunung, pasir pantai, pasir kali, dan pasir silika yang disediakan oleh alam. Beberapa dari mereka dapat dipakai begitu saja dan yang lain dapat dipakai setelah dipecah-pecah atau diolah menjadi butirbutir yang cocok untuk digunakan sebagai pembuatan pasir cetakan. Dalam industri pengecoran logam kebanyakan menggunakan pasir cetak campuran, pasir cetak campuran ini terdiri dari campuran pasir kali dan pasir silika yang disediakan oleh alam dengan perbandingan 80 : 20 % (politeknik manufaktuf ceper klaten). Pasir sungai mudah didapat dan harganya relative murah dibanding dengan pasir silika akan tetapi pasir sungai memiliki kemampuan alir gas (permeabilitas) dan titik leleh yang rendah, sehingga untuk menopang kekurangan dari pasir sungai industri pengecoran logam sering mencampur dengan pasir silika yang memiliki kemampuan alir gas (permeabilitas) dan titik leleh yang tinggi. Dalam penelitian ini peneliti mengunakan pasir jenis yang disebut diatas yaitu jenis pasir campuran yang terdiri dari 20% pasir silika dan 80% pasir kali. 3) Susunan Pasir Cetak Pasir cetak biasanya kumpulan dari butir-butir yang berukuran bermacam-macam. Pasir cetak memiliki bentuk dasar yaitu bulat, angular (bersudut) dan subangular. Masing-masing bentuk ini masing masing mempunyai karakteristik tertentu yaitu: a) Pasir Angular (Bersudut) Pasir bersudut sulit untuk dibentuk melalui penekanan keras, namun kekuatan cetakan dari pasir jenis ini lebih baik dibandingkan dengan pasir jenis bulat. Tetapi pasir jenis ini commit to user



mengalami thermal shock dan expansi karena jarak antar butirannya sangat kecil. Adapun contoh gambar pasir angular dapat dilihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6. Pasir Angular

b) Pasir Round (Bulat) Pasir jenis ini memiliki mampu bentuk dan permeabilitas yang baik hingga mudah dibentuk untuk membuat cetakan karena butir seragam. Pasir ini membutuhkan pengikat lempung dan kadang terjadi termal shock yang kuat. Adapun contoh gambar pasir round dapat dilihat pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7. Pasir Round

commit to user



c)

Pasir Sub-Angular Pasir jenis ini terbentuk dari pasir angular yang bagian ujung sudut butir tajamnya terputus hingga terbentuk sub-angular. Permeabilitas pasir ini lebih buruk dibandingkan dengan pasir bulat namun kekuatannya tinggi. Adapun contoh gambar pasir sub-angular dapat dilihat pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8. Pasir Sub-Angular

d) Bentuk Gabungan/Kristal (Compound) Pasir cetak biasanya kumpulan dari pasir yang bermacam-macam, untuk pasir yang digunakan sebagai cetakan lebih baik tidak mempunyai butir pasir yang seragam. Adapun contoh gambar pasir gabungan dapat dilihat pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9. Pasir gabungan commit to user



4) Pengujian Pasir Cetak Keberhasilan dalam menghasilkan produk coran yang baik dapat juga ditentukan oleh pemilihan bahan cetakan dan teknik pembuatan cetakan yang tepat. Pada industri pengecoran logam, secara umum cetakan terbuat dari pasir. Untuk menghasilkan cetakan yang baik perlu dilakukan beberapa pengujian terhadap pasir cetak seperti: kekuatan, kadar lempung, permeabilitas, dan lain-lain. Pasir cetak yang akan digunakan harus memiliki beberapa ketentuan standar untuk dapat digunakan pada proses pengecoran antara lain stabil pada temperatur tinggi, memiliki permeabilitas yang baik, memiliki kekuatan yang baik, mampu bentuk yang baik, dan dapat digunakan berulang-ulang. Oleh karena itu untuk mengetahui apakah pasir tersebut memenuhi persyaratan-persyaratan di atas maka pasir cetak harus mengalami pengujian sebagai parameternya. Dalam menentukan kualitas pasir cetak perlu sekali diketahui: a) Kandungan lempung (clay) b) Distribusi ukuran dan bentuk butir pasir (AFS – GFN) c) Titik sinter d) Prosentase kalsium karbonat e) Prosentase non-silicious materials f) Kandungan air g) Stabilitas thermal h) Penetuan karakteristik pada kandungan air optimum, diantaranya: (1) Densitas (2) Permeabilitas (3) Kekuatan tekan basah (4) Kekuatan geser basah (5) Flowability (6) Hardness (7) Kekuatan tarik basah commit to user



(8) Kekuatan tekan kering (9) Dll. Pengujian pasir cetak yang harus dilakukan antara lain pengujian kekuatan dengan mesin uji kekuatan pasir universal, pengujian distribusi ukuran partikel pasir dengan menggunakan mesin ayakan penggetar, pengujian kadar lempung dengan alat uji continous clay washer yang dilanjutkan dengan penimbangan untuk mengetahui selisih kadar lempung pasir awal dan setelah dicuci, pengujian permebilitas gas dengan menggunakan alat uji permeabilitas pasir, dan melakukan analisa bentonit aktif untuk kalibrasi kadar bentonit aktif yang terkandung dalam pasir cetak dengan analisa titrasi metelin blue (C16H18ClN3S.xH2O). Jika pengujian selesai dilakukan maka untuk mengetahui kelayakanya harus dilakukan komparasi dengan standar seperti dari AFS (american foundrymen’s society) atau standar pengujian pasir lainya.

c.

Bentonit Cetakan pasir yang digunakan dalam industri pengecoran logam dapat dibagi dalam dua bagian, yaitu cetakan pasir dengan bahan pengikat lempung dan cetakan pasir dengan bahan pengikat khusus seperti kaca air, semen, damar, dan sebagainya. Lempung digunakan sebagai pengikat atau binder yang bertujuan untuk meningkatkan kekuatan dan mampu bentuk pasir cetak. Lempung ini diklasifikasikan menjadi lima jenis, yaitu: Fire clay, Bentonit (Sodium dan Calcium montmorillonite), Illinite, Limonite, dan Kaolinite. Bentonite adalah salah satu pengikat yang paling banyak digunakan karena harganya murah dan mudah didapatkan. Tabel perbandingan antara bentonite tipe sodium dan kalsium dapat dilihat pada Tabel 2.1. seperti dibawah ini (Abrianto Akuan, 2009;7 dan 8). commit to user



Tabel 2.1. Perbandingan bentonit tipe sodium dan kalsium.

No

montmorillonite

Karakteristik

1

Ukuran partikel

2

Susut kehilangan air

3

Mengembang kena air

4

Titik pelunakan

5

Komposisi

Sodium

Kalsium

< 0.00025

< 0.00025

Sangat tinggi

Sangat tinggi

Sangat tinggi (terbentuk gel)

Jarang terbentuk gel

1150-1350 oC

≥ 980 oC

Montmorill 90%, Quartz 10%, mica, feldspar. dll

Montmorill 85%, Quartz 15%, Limonite. dll

Seperti yang telah diuraikan diatas jenis lempung yang paling lazim digunakan adalah bentonit karena relatif murah dan dapat memenuhi kebutuhan benda tuang. Cetakan pasir dengan bahan pengikat bentonit terbagi dalam dua bagian, yaitu cetakan pasir basah (green sand molding) dan cetakan pasir kering (dry sand molding). Bentonit adalah jenis lempung yang mengandung montmorilonit dalam kadar yang tinggi, aluminum oxide, dan merupakan batuan vulkanis. Nama bentonit diambil dari suatu nama tempat, yaitu Front Benton di Wyoming USA dimana jenis lempung ini mula-mula ditemukan. Bentonit mempunyai daya serap air yang tinggi, dan daya ikat yang tinggi. Berikut adalah komposisi dari bentonit. 1) Kalsium oksida (CaO) 0,23% 2) Magnesium oksida (MgO) 0,98% 3) Aluminium oksida (Al2O3) 13,45% 4) Ferri oksida (Fe2O3) 2,18% 5) Silicon dioxide (SiO2) 74,9% 6) Kalium oksida (K2O) 1,72% 7) Air (H2O) 4% commit to user



Bentonit memiliki struktur jaringan kristal yang unik dan kandungan kimia yang mempunyai sifat mengikat, merekat, melumasi, mengentalkan, dan menyerap. Untuk kadar air yang konstan dan kadar bentonit bertambah, maka kekuatan berangsur-angsur bertambah sampai titik maksimum kemudian mulai menurun kembali. Kecenderungan yang serupa juga terjadi untuk jumlah bentonit yang tetap dan jumlah air yang bertambah. Diagram hubungan antara kadar bentonit dan kadar air dapat dilihat pada Gambar 2.10. seperti dibawah ini.

Gambar 2.10. Pengaruh bentonit dan air pada pasir cetak

Titik maksimum dari kekuatan dan permeabilitas adalah keadaan dimana butir-butir pasir dikelilingi oleh ketebalan tertentu dari campuran bentonit dan air. Macam bentonit ada 3 macam tingkatan yaitu Ultra Bent -A (baik), Ultra Bent -B (sedang), dan BK (biasa) (Politeknik Manufaktur Ceper). Ultra Bent –A digunakan sebagai perekat pasir cetak dalam pengecoran logam, berbentuk tepung yang berwarna putih atau terang, lebih halus dan lembut bila dibanding dengan bentonit yang lain, memiliki commit to user



konten montmorilonit yang lebih tinggi, memiliki kekuatan basah yang sangat baik dan kekuatan kering yang cukup. Jenis bentonit ini memiliki stabilitas panas yang lebih baik bila dibandingkan dengan jenis bentonit yang lain. Penggunaan Ultra Bent –A dapat mengurangi jumlah komposisi bentonit dan jumlah air dari komposisi cetakan pasir sehingga lebih hemat. Selain itu, jenis bentonit ini dapat meningkatkan intensitas dan fleksibilitas dari pasir cetak, meningkatkan ventilasi atau tingkat permeabilitas yang baik sehingga meningkatkan kualitas cor. Adapun Bentonit ultra Bent –A dapat dilihat pada Gambar 2.11 dibawah ini.

Gambar 2.11. Bentonit Ultra Bent –A Ultra Bent –B digunakan sebagai perekat pasir cetak yang berbentuk tepung yang berwarna kekuning-kuningan, lebih kasar bila dibanding dengan Ultra Bent –A, memiliki konten montmorilonit yang baik, memiliki kekuatan basah yang cukup baik dan kekuatan kering yang cukup. Jenis bentonit ini

memiliki stabilitas panas yang cukup baik.

Adapun Bentonit Ultra Bent –B dapat dilihat pada Gambar 2.12. dibawah ini.

Gambar 2.12. Ultra Bent –B commit to user



Bentonit jenis BK memiliki kriteria warna yang lebih gelap, daya rekat kurang, lebih kasar bila dibanding dengan bentonit yang lain, memiliki tingkat permeabilitas dan kekuatan tekan yang rendah. Adapun Bentonit jenis BK dapat dilihat pada Gambar 2.13 dibawah ini.

Gambar 2.13. Bentonit jenis BK

Dalam penelitian ini peneliti menggunakan jenis bentonit Ultra Bent –A karena memiliki konten montmorilonit yang lebih tinggi, memiliki kekuatan basah yang sangat baik dan kekuatan kering yang cukup daripada jenis bentonit lainnya.

d. Permeabilitas (Kemampuan Alir Gas) Permeabilitas atau kemampuan alir gas adalah sifat yang paling penting terhadap hasil dari benda coran. Pasir cetak yang telah dipadatkan harus dapat mengalirkan uap dan gas-gas yang dilepaskan oleh logam panas pada waktu dilakukan penuangan kedalam cetakan. Apabila cetakan tidak bisa mengeluarkan atau mengalirkan gas-gas dengan baik, maka akan terjadi cacat coran yang berupa rongga udara atau lubang-lubang pada hasil coran. Permeabilitas ini tergantung pada beberapa faktor antara lain, bentuk butiran pasir, kehalusan, kadar air dan jumlah bahan pengikat. Permeabilitas pada cetakan yang menggunakan cetakan tangan juga dipengaruhi oleh cara menumbuk atau pemadatan pada cetakan yang biasanya dilakukan pada bagian pembuatan cetakan, permeabilitas akan berubah apabila cara menumbuknya (memadatkan) tidak tetap. Pengujian commit to user



kemampuan alir gas (permeabilitas) menurut standar AFS dilakukan dengan menggunakan alat Permeability meter, untuk mencari perbedaan tekanan dan waktu yang diperlukan untuk melewatkan 2000 cc udara dengan cara membuat spesimen dengan standart SNI 15-0312-1989, spesimen berbentuk silinder dengan ukuran ∅ 50 mm x 50 mm dengan memadatkan pasir dalam silinder pemadat yang telah mendapatkan pukulan pemadatan sebanyak tiga kali kemudian diuji menggunakan alat tersebut. Perbedaan hasil akan terlihat jika waktu yang ditempuh dalam melewatkan tekanan yang sama tersebut menjadi perbedaan. Jadi standarisasi alat yang digunakan dalam penelitian akan sangat menentukan hasil dari penelitian, demikian juga dengan dukungan dari teknisi maupun kalibrasi alat harus benar-benar baik dan mempunyai validitas yang tinggi. Dalam pengukuran permeabilitas persamaan yang digunakan sebagai berikut:

(Surdia, 2000:120) Dimana : P = Permeabilitas

L = Panjang spesimen (cm)

A = Luas irisan (cm2)

t = Waktu untuk melewatkan Q (menit)

Q = Volume udara

p = Tekanan udara (gr/cm2)

Besar kecilnya nilai permeabilitas biasanya digunakan atas dasar jenis logam yang akan dituang kedalam cetakan serta tebal tipisnya dinding dari benda tuangnya.

e.

Kekuatan Tekan Kekuatan tekan adalah kemampuan untuk dapat menahan aliran logam cair yang mempunyai tekanan pada waktu masih panas yang bisa commit to user



menyebabkan cetakan pasir itu mengalami perubahan bentuk atau kerontokan pada cetakan. Kekuatan tekan pada cetakan dapat dilihat pada Gambar 2.14 seperti dibawah ini.

Gambar 2.14. Kekuatan pada suatu cetakan

Kekuatan tekan cetakan pasir basah merupakan hal yang sangat penting terhadap hasil benda coran. Kekuatan tekan yang kurang mengakibatkan cetakan rapuh atau mudah rontok, karena tidak kuat menahan tekanan dari cairan logam yang panas sehingga menimbulkan cacat rontokan dan pembengkakan cetakan. Sebaliknya kekuatan tekan yang berlebihan mengakibatkan pembongkaran cetakan yang susah dan cetakan dapat retak. Pengujian kekuatan tekan pada pasir cetak biasanya dilakukan dengan mengunakan alat Universal Strength Machine. Dengan ukuran menurut standart SNI 15-0312-1989 adalah spesimen berbentuk silinder dengan ukuran ∅ 50 mm x 50 mm, ukuranya sama seperti pada pengujian permeabilitas pasir cetak, namun yang diukur dalam pengujian kekuatan tekan adalah kemampuan terhadap tekanan sampai spesimen pengujian mengalami patah atau patahan.

commit to user



(Abrianto Akuan, 2009:43) Dimana: p : Kekuatan tekan ( kN/m2 ) F : Beban pada patahnya specimen ( kN ) A : Luas irisan spesimen ( m2 ) Laju pembebanan pada pengujian ini adalah 30 gr/cm2 untuk specimen basah, sedangkan untuk spesimen kering sebesar 150 gr/cm2. Ketentuan-ketentuan itu hanya berlaku bagi spesimen standar.

f. Cacat-cacat Coran Cacat yang dijumpai pada coran disebabkan oleh cacat pada halhal berikut : 1) Desain pengecoran dan pola 2) Pasir cetakan dan desain cetakan dan inti 3) Komposisi logam 4) Pencairan dan penuangan 5) Saluran masuk dan penambah. Berikut adalah jenis-jenis cacat coran yang banyak ditemukan di dalam cetakan pasir : 1) Blow Adalah rongga bulat besar yang disebabkan gas karena menempati daerah logam cair pada permukaan kop. Blow biasanya terjadi pada permukaan coran yang cembung. Cacat blow-hole ini disebabkan oleh pengumpulan gas atau terperangkapnya udara dalam rongga cetak. Terperangkapnya udara atau gas didalam rongga cetak ini disebabkan, antara lain: permeabilitas pasir yang terlalu rendah, kelembaban (kebasahan) pasir tinggi, ukuran butir pasir terlalu halus, penumbukan (ramming) pasir terlalu keras. commit to user



2) Scar Adalah blow yang dangkal yang biasanya dijumpai pada permukaan coran yang rata. 3) Blister Adalah scar yang tertutup oleh lapisan tipis logam. 4) Gas holes (lobang gas) Adalah gelembung gas yang terperangkap yang mempunyai bentuk bola dan terjadi ketika sejumlah gas larut dalam logam cair. 5) Pin holes Adalah lobang blow yang sangat kecil dan terjadi pada atau dibawah permukaan coran. 6) Porosity (porositas) Adalah lobang sangat kecil yang tersebar merata diseluruh coran. Penyebabnya adalah kontrol yang kurang sempurna terhadap absorbsi gas oleh paduan, pengeluaran gas dari logam karena interaksi antara gas dengan logam selama peleburan dan penuangan. 7) Drop Adalah Tonjolan pada permukaan kop yang disebabkan karena jatuhnya pasir dari kop. 8) Inclusion (inklusi) Adalah adanya partikel non logam yang ada pada logam induk. 9) Dross (oksida / kotoran) Adalah impuritas ringan yang berada pada permukaan coran. 10) Dirt Adalah lobang kecil pada permukaan kop karena jatuhnya pasir ke benda coran. ketika pasir dilepaskan akan meninggalkan lobang kecil. 11) Wash Adalah tonjolan pada permukaan drag yang timbul di dekat saluran masuk, hal ini disebabkan oleh erosi pada pasir karena kecepatan logam cair yang tinggi memasuki dasar saluran masuk. commit to user



12) Buckle Adalah bentuk V yang panjang, dangkal dan lebar yang terbentuk pada permukaan rata coran karena suhu tinggi logam. 13) Scab Adalah lapisan tipis logam, kasar yang menonjol diatas permukaan coran, pada puncak lapisan tipis pasir. 14) Rat tail Adalah penurunan angular, dangkal dan panjang yang biasanya ditemukan pada pengecoran tipis. 15) Penetration Adalah tonjolan berongga, kasar karena cairan logam mengalir diantara partikel pasir dikarenakan permukaan cetakan begitu lunak dan berongga. 16) Swell Adalah cacat yang dijumpai pada permukaan vertikal pengecoran jika pasir

cetakan

berdeformasi

karena

tekanan

hidrostatik

yang

disebabkan kandungan uap air yang tinggi didalam pasir. 17) Misrun Adalah rongga yang terjadi apabila karena tidak cukup pemanasan logam cair mulai membeku sebelum mencapai titik terjauh dari rongga cetakan. Penyebab dari misrun adalah ketidakseragaman benda cor, sehingga mengganggu aliran dari logam cair, benda cor terlalu tipis, temperatur terlalu rendah, kecepatan penuangan yang terlalu lambat, lubang angin yang kurang pada cetakan 18) Cold shut (Sumbat dingin) Adalah cacat yang menyebabkan ketidak kontinyuan pada permukaan coran atau bagian atas dari permukaan coran disebabkan karena percampuran yang tidak sempurna dari logam cair. Penyebab dari kesalahan ini adalah; coran terlalu tipis, temperatur penuangan terlalu commit to user



rendah, kecepatan penuangan terlalu lambat, Logam cair tidak mengalir secara sempuna karena sistim saluran yang tidak sempurna. 19) Hot tear Adalah retak yang terjadi karena tegangan sisa yang tinggi. 20) Shrinkage cavity (rongga penyusutan) Adalah suatu cacat yang timbul pada permukaan produk cor yang berupa

kerutan-kerutan

ataupun

rongga-rongga

yang

mana

penyebabnya adalah pada proses transformasi dari bentuk cair ke bentuk padat produk, kekurangan cairan pada produk tidak dapat di supplai secara maksimal oleh riser. 21) Shift Adalah ketidaklurusan antara kedua bagian cetakan atau inti.

Jenis-jenis cacat coran yang banyak yang banyak ditemukan di dalam pasir cetak dapat dilihat pada Gambar 2.15. seperti dibawah ini.

Gambar 2.15. Jenis-jenis cacat coran commit to user



2. Penelitian Yang Relevan Pada dasarnya suatu penelitian tidak beranjak dari nol secara murni, akan tetapi pada umumnya telah ada acuan yang mendasari atau penelitian yang sejenis. Oleh karena itu, dirasa perlu mengenal penelitian yang terdahulu yang ada relevansinya. Dalam hal ini penelitian yang relelevan antara lain dari: a.

Deded Alhabib (2005) dengan judul “ Pengaruh persentase kadar air dan bentonit terhaadap mampu alir pasir (flowability) cetakan pasir basah” yang menggunakan metode eksperimen dengan hasil menyatakan ada pengaruh persentase kadar air dan persentase bentonit terhadap mampu alir pasir (flowability) cetakan pasir basah.

b.

Andhika Agus Purwono (2005) dengan judul “Pengaruh variasi campuran kadar air pada pasir cetak basah dengan bahan pengikat bentonit terhadap permeabilias dan kekuatan tekan” yang menggunakan metode eksperimen dengan hasil penelitian menunjukan bahwa campuran kadar air dengan bahan pengikat bentonit yang optimal yaitu dengan campuran kadar air yang paling sedikit dapat menghasilkan cetakan dengan tingkat permeabilitas yang baik dan mempunyai kekuatan tekan yang sesuai dengan logam cair yang akan dituang.

c.

Wayal, Ameta, Purohi (2012) dengan judul “Dune sand stabilization using bentonite and lime” yang berisi “The unconfined compressive strength increases with the increase of bentonite and lime up to 15% and 3% respectively. Further addition of bentonite and lime in dune sand causes compaction difficulties as the mix becomes sticky. The maximum unconfined compressive strength has been found in soil samples of mixture 15% bentonite and 3% lime. The minimum values of unconfined compressive strength were found in the mixture 5% bentonite and 1% lime. The percentage axial strain at failure increases with increase in strain rate for specimens tested under similar conditions of curing and mix composition. The development of the strength in dune sand stabilized with bentonite & lime depends upon the mix composition, curing environment and curing time. In this it is seen that curing environment appears to have been the greatest influence on the strength development”. Yang intinya adalah kekuatan tekan meningkat seiiring dengan peningkatan bentonit dan kapur hingga 15% dan 3%. Penambahan bentonit dan kapur ke dalam pasir menyebabkan pemadatan sulit dan campuran commit to user



menjadi lengket. Kuat tekan maksimum telah ditemukan dalam sampel pasir dari campuran 15% bentonit dan kapur 3%. Nilai minimum kuat tekan ditemukan di campuran 5% bentonit dan kapur 1%. Perkembangan kekuatan di pasir distabilisasi dengan bentonit & kapur tergantung pada komposisi campuran.

B. Kerangka Berfikir 1. Pengaruh Variasi Campuran Bentonit Pada Pasir Cetak Basah Terhadap Permeabilitas Dan Kekuatan Tekan Dari uraian di atas, maka diasumsikan bahwa ada pengaruh antara campuran bentonit terhadap permeabilitas dan kekuatan tekan. Diasumsikan jika campuran bentonit yang ideal maka tingkat permeabilitas akan tinggi dan kekuatan tekan juga tinggi. Untuk

memperjelas

kerangka

berfikir

tersebut,

maka

dapat

digambarkan dalam bentuk paradigma penelitian sebagai berikut: Y1 X Y2

Keterangan: X

: Variasi Bentonit

Y1 : Sifat Permeabilitas Y2 : Sifat Kekuatan Tekan

2. Hipotesis Berdasarkan uraian pada landasan teori, penelitian yang relevan dan kerangka pemikiran diatas, maka dapat dirumuskan hipotesis sebagai berikut: a. Ada pengaruh dari variasi campuran bentonit pada pasir cetak basah terhadap permeabilitas pada cetakan pasir. commit to user



b. Ada pengaruh dari variasi campuran bentonit pada pasir cetak basah terhadap kekuatan tekan pada cetakan pasir. c. Diperoleh hasil yang optimal terhadap permeabilitas dan kekuatan tekan pasir cetak pada hasil cetakan pasir.

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian 1. Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Politeknik Manufaktur Ceper Klaten yang beralamat di Batur, Tegalrejo, Ceper Klaten, dengan obyek penelitian adalah benda uji cetakan pasir basah (spesimen cetakan pasir basah) yang diberi perlakuan. Adapun alasan pemilihan tempat tersebut adalah: a.

Laboratorium Polman Ceper sudah terakreditasi dari Komite Akreditasi Nasional (KAN), sebagai laboratorium yang sudah terakreditasi dimana hasil pengujian yang dilakukan dapat diakui secara Nasional.

b.

Merupakan lembaga dibidang jasa pemeriksaan dan pengujian bahan dan produk logam ferro, nonferro dan pengujian pasir cetak pengecoran logam.

2. Waktu Penelitian Penelitian ini telah dilaksanakan kurang lebih 4 bulan, dari bulan April sampai bulan Juli 2012. Adapun jadwal pelaksanaan kegiatan sebagai berikut: a) Pengajuan Judul

: 9 April 2012

b) Pembuatan proposal : 10 April 2012 s/d 10 Mei 2012 c) Seminar Proposal

: 14 Mei 2012

d) Revisi Proposal

: 15 Mei s/d 30 Mei 2012

e) Perijinan

: 31 Mei 2012 s/d 6 Juni 2012

f) Penelitian

: 11 Juni 2012 s/d 18 Juni 2012

g) Analisi data

: 19 Juni 2012 s/d 21 Juni 2012

h) Penulisan laporan

: 22 Juni 2012 s/d 27 Juli 2012

i) Ujian pendadaran

: 31 Juli 2012

commit to user 34


digilib.uns.ac.id

35

B. Desain Penelitian Penelitian

ini

adalah

penelitian

eksperimen

yang

dilaksanakan

dilaboratorium dengan kondisi dan perlengkapan yang disesuaikan dengan kebutuhan untuk memperoleh data tentang pengaruh perbedaan campuran bentonit terhadap kemampuan alir gas (permeabilitas) dan kekuatan tekan pada cetakan pasir basah. Adapun yang dimaksud dengan desain eksperimen adalah eksperimen yang merupakan dengan sengaja dan secara sistematis mengadakan perlakuan atau tindakan pengamatan yang dilakukan peneliti untuk melihat efek yang terjadi pada tindakan tersebut (Suharsimi Arikunto, 1993: 189). Desain eksperimen yang digunakan dalam penelitian ini adalah desain eksperimen acak sempurna dimana perlakuan dikenakan sepenuhnya secara acak kepada unit-unit eksperimen (Sudjana, 1994: 15). Obyek dalam penelitian ini adalah pasir cetak basah (spesimen cetakan pasir basah) yang diberi perlakuan pasir cetak basah dengan bahan pembentuknya adalah pasir, bentonit, dan air. Komposisi pasir, air dibuat tetap, kemudian bentonit dibuat bervariasi dari 0 gr, 30 gr, 50 gr ,dan 70 gr. Sehingga perlakuanperlakuan yang dilakukan pada penelitian ini dikelompokan menjadi 4 kelompok/tipe : 1. Tipe A yaitu: Cetakan pasir basah dengan campuran pasir, air dibuat tetap, dan tanpa diberi bentonit. 2. Tipe B yaitu: Cetakan pasir basah dengan campuran pasir, air dibuat tetap, dan diberi bentonit 30 gr. 3. Tipe C yaitu: Cetakan pasir basah dengan campuran pasir, air dibuat tetap, dan diberi bentonit 50 gr. 4. Tipe D yaitu: Cetakan pasir basah dengan campuran pasir, air dibuat tetap, dan diberi bentonit 70 gr.

commit to user


digilib.uns.ac.id

36

C. Populasi dan Sampel 1. Populasi Penelitian Populasi menurut Sugiyono (2010 : 61), menyatakan bahwa “Populasi adalah wilayah generalisasi yang terdiri atas obyek/subyek yang mempunyai kualitas dan karakteristik tertentu yang ditetapkan oleh peneliti untuk dipelajari dan kemudian ditarik kesimpulannya”. Populasi penelitian ini adalah campuran pasir cetak yang terdiri dari pasir, air, dan bentonit. 2. Sampel Penelitian Sampel menurut Sugiyono (2010 : 62), menyatakan bahwa “Sampel adalah bagian dari jumlah dan karakteristik yang dimiliki oleh populasi”. Sampel dalam penelitian ini adalah spesimen dari Tipe A, Tipe B, Tipe C, dan Tipe D yang berbentuk tabung dengan standart SNI 15-0312-1989 dengan dimensi 50 mm x 50 mm. Tiap tipe direplika sebanyak 3 buah kemudian diuji dan dirata-rata.

D. Teknik Pengambilan Sampel Tujuan digunakan teknik sampling adalah untuk menentukan seberapa banyak sampel yang akan diambil. Dalam penelitian ini sampel penelitian diambil dengan menggunakan teknik purposive sampling yang artinya “teknik penentuan sampel dangan pertimbangan tertentu” (Sugiyono, 2010 : 68). Sementara menurut (Suharsimi Arikunto, 2002 : 117) teknik purposive sampling adalah “sampel yang dilakukan dengan cara mengambil subyek bukan didasarkan atas strata, random atau daerah, tetapi didasarkan adanya tujuan tertentu”. Sampel pada penelitian ini adalah 4 Tipe yang dibuat spesimen dengan ukuran / dimensi 50 mm x 50 mm.

E. Pengumpulan Data 1. Identifikasi Variabel Sugiyono (2010 : 2) berpendapat bahwa “Variabel adalah segala sesuatu yang berbentuk apa saja yang ditetapkan oleh peneliti untuk dipelajari commit to user


digilib.uns.ac.id

37

sehingga diperoleh informasi tentang hal tersebut, kemudian ditarik kesimpulannya”. Variabel dalam penelitian ini dibedakan menjadi tiga macam, yaitu variabel bebas, variabel terikat, dan variabel kontrol. Definisi operasional dan simbol dari masing-masing variabel adalah sebagai berikut: a.

Variabel Bebas Sugiyono (2010 : 4 ) menyatakan bahwa “Variabel bebas adalah variabel yang mempengaruhi atau yang menjadi sebab perubahannya atau timbulnya variabel terikat”. Adanya variabel ini tidak dipengaruhi atau tidak ditentukan oleh ada atau tidaknya variabel lain. Variabel bebas dalam penelitian ini adalah variasi tipe campuran pasir cetak basah.

b. Variabel Terikat Sugiyono (2010 : 4) menyatakan bahwa “Variabel terikat adalah variabel yang dipengaruhi atau yang menjadi akibat karena adanya variabel bebas”. Dengan kata lain ada atau tidaknya variabel ini terkait pada ada atau tidaknya variabel bebas. Variabel terikat dalam penelitian ini adalah permeabilitas dan kekuatan tekan pasir cetak. c.

Variabel Kontrol Sugiyono (2010 ; 4) menyatakan bahwa “Variabel kontrol adalah variabel yang dikendalikan atau dibuat konstan sehingga hubungan variabel bebas terhadap variabel terikat tidak dipengaruhi oleh faktor luar yang tidak diteliti. Namun pengaruh yang timbul sebenarnya tidak dikehendaki, sehingga perlu dikendalikan agar tidak mempengaruhi hasil dari variabel terikat yang mendapat pengaruh dari variabel bebas. Variabel yang kita kendalikan adalah: jumlah air dan jumlah pasir.

2. Sumber Data Pengumpulan data dalam penelitian ini menggunakan metode observasi, dokumentasi, dan eksperimen langsung yaitu metode pengumpulan data penelitian yang dengan sengaja dan secara sistematis mengadakan perlakuan atau tindakan pengamatan terhadap suatu variabel. commit to user


digilib.uns.ac.id

38

3. Instrumen Penelitian Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah pasir cetak basah dan bentonit sebagai pengikatnya, diperoleh disalah satu perusahaan pengecoran logam yang ada di Politeknik Manufaktur Ceper klaten. Alat yang digunakan dalam penelitian tersebut sebagai berikut: a. Permeability Tester Alat pengukur kemampuan alir gas (permeabilitas) yang digunakan dalam penelitian ini adalah Permeability Tester yang berada di Laboratorium Politeknik Manufaktur Ceper dengan merk Ridsdale dan nomor seri 129619 yang mempunyai kapasitas sampai 2450 cm3/menit. Adapun gambar alat yang digunakan seperti terlihat pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1. Mesin Uji Permeability Tester

b. Universal Strength Machine Alat pengukur kekuatan tekan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Universal Strength Machine yang berada di Laboratorium Politeknik Manufaktur Ceper dengan merk Ridsdale dan nomor seri M1971 yang mempunyai kapasitas sampai 650 KN/m2. Adapun gambar alat yang digunakan seperti terlihat pada Gambar 3.2. commit to user


digilib.uns.ac.id

39

Gambar 3.2. Mesin Uji Universal Strength Machine

c. Neraca timbang Alat yang digunakan untuk menimbang campuran komposisi pasir cetak basah dalam penelitian ini adalah neraca timbang duduk yang berada di Laboratorium Politeknik Manufaktur Ceper. Adapun gambar alat yang digunakan seperti terlihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3. Neraca Timbang

d. Mixer Alat yang digunakan untuk mencampur antara pasir, bentonit, air dalam penelitian ini adalah mixer pasir yang berada di Laboratorium commit to user


digilib.uns.ac.id

40

Politeknik Manufaktur Ceper. Adapun gambar alat yang digunakan seperti terlihat pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4. Mixer

e. Gelas ukur. Alat yang digunakan untuk mengukur banyaknya air yang akan digunakan untuk campuran pasir dalam penelitian ini adalah gelas ukur yang berada di Laboratorium Politeknik Manufaktur Ceper. Adapun gambar alat yang digunakan seperti terlihat pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5. Gelas Ukur commit to user


digilib.uns.ac.id

41

f. Sand rammer Alat yang digunakan untuk membuat atau membentuk specimen pada penelitian ini adalah Sand rammer yang berada di Laboratorium Politeknik Manufaktur Ceper dengan merk Ridsdale dan nomor seri 69611 yang mempunyai kapasitas sampai 1800 Kg/m2. Adapun gambar alat yang digunakan seperti terlihat pada Gambar 3.6.

. Gambar 3.6. Sand rammer

g. Cetok. Alat yang digunakan untuk mengaduk campuran pasir dalam penelitian ini adalah cetok yang berada di Laboratorium Politeknik Manufaktur Ceper. Adapun gambar alat yang digunakan seperti terlihat pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7. Cetok commit to user


digilib.uns.ac.id

42

F. Teknik Analisis Data Salah satu bagian terpenting dalam proses kegiatan penelitian adalah melakukan kegiatan analisis terhadap data-data yang telah terkumpul. Teknik analisis data yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan data deskriptif yang dilakukan dengan cara menggambarkan dan merangkum pengamatan dari penelitian yang dilakukan. Data yang dihasilkan digambarkan secara grafis dalam histogram atau poligon frekuensi sehingga lebih mudah dibaca. Analisa data hasil pengujian variasi Tipe A, Tipe B, Tipe C, dan Tipe D yang dilakukan pada penelitian ini sebagai berikut: 1.

Analisis Hasil Pengujian Permeabilitas Pada hasil cetakan pasir akan dilakukan pengujian permeabilitas terhadap 4 tipe campuran pasir cetak basah yaitu Tipe A, Tipe B, Tipe C, dan Tipe D. Pengujian permeabilitas dilakukan menurut standar dengan menggunakan alat Permeability tester, untuk mencari perbedaan tekanan dan waktu yang diperlukan untuk melawatkan 2000 cc udara dengan cara membuat spesimen standart SNI 15-0312-1989 dengan ukuran 50 mm x 50 mm dengan memadatkan pasir dalam silinder pemadat yang telah mendapatkan pukulan pemadatan sebanyak tiga kali, kemudian diuji dengan alat tersebut.

2.

Analisis Ketahanan Pasir Cetak (Kekuatan Tekan) Pada hasil cetakan pasir akan dilakukan pengujian kekuatan tekan terhadap 4 tipe campuran pasir cetak basah yaitu Tipe A, Tipe B, Tipe C, dan Tipe D dengan menggunakan Universal Strength Machine. Dari hasil penelitian yang didapatkan dapat dimasukan ke dalam rumus.

(Abrianto Akuan, 2009:43) Dimana: p : Kekuatan tekan ( kN/m2 ) F : Beban pada patahnya spesimen ( kN ) commit to user


digilib.uns.ac.id

43

A

: Luas irisan spesimen ( m2 ) Daya rekat antar butir pasir sangat bergantung pada kadar lempung

dalam pasir.

G. Prosedur Penelitian 1.

Pelaksanaan Penelitian Langkah-langkah pengumpulan data dalam penelitian ini adalah: a. Tahap eksperimen. Tahap eksperimen dalam penelitian ini dapat digambarkan dengan bagan aliran proses eksperimen seperti gambar 3.8 dibawah ini.

commit to user


digilib.uns.ac.id

44

Mulai

Persiapan Bahan dan Alat Yang Digunakan Dalam Penelitian Pembuatan Spesimen Cetakan Pasir Basah Dengan Variasi Bentonit

Tipe A Pasir kali 800 gr Pasir silica 200 gr Air 40 ml Bentonit 0 gr

Tipe B Pasir kali 800 gr Pasir silica 200 gr Air 40 ml Bentonit 30 gr

Tipe C Pasir kali 800 gr Pasir silica 200 gr Air 40 ml Bentonit 50 gr

Tipe D Pasir kali 800 gr Pasir silica 200 gr Air 40 ml Bentonit 70 gr

Pengujian Pasir Cetak Basah Permeabilitas dan Kekuatan Tekan

Analisis Data dan Pembahasan

Kesimpulan

Gambar 3.8. Bagan Alir Proses Eksperimen

b. Persiapan eksperimen. Dalam melaksanakan eksperimen harus dirancang sedemikian rupa sehingga pada pelaksanaan pengambilan data-data yang diambil akurat atau dengan kata lain terhindar dari kesalahan yang fatal. Langkah-langkah yang dilakukan adalah : commit to user


digilib.uns.ac.id

45

1) Menyiapkan bahan-bahan yang akan digunakan untuk membuat spesimen percobaan dengan standart SNI 15-0312-1989 yaitu spesimen yang mempunyai dimensi 50mm x 50mm (pasir, bentonit, air). 2) Menyiapkan timbangan kemudian menimbang komposisi campuran pasir, bentonit, air. 3) Persiapan campuran pasir untuk batang percobaan. a) Ambil pasir silika dan pasir kali untuk dijadikan pasir campuran masing-masing sebesar 200 gr pasir silika dan 800 gr pasir kali, sebelumnya ayak terlebih dahulu pasir dengan menggunakan ayakan 3 mm. b) Menentukan komposisi bentonit sebagai bahan campuran yang akan dicampurkan ke dalam campuran pasir dengan variasi bentonit sebesar 0 gr, 30 gr, 50 gr, dan 70 gr. c) Masukan pasir, bentonit sesuai variasi dalam pengaduk (mixer) yang khusus dipergunakan untuk pengujian. d) Aduk dalam keadaan kering kurang lebih 1 menit. e) Masukan air 40 ml ketika gerakan mixer mengaduk campuran. f) Aduk hingga benar-benar tercampur rata. g) Keluarkan dari mixer, letakan dalam tempat tertutup, diamkan kurang lebih satu jam. h) Pasir telah siap untuk dibuat batang percobaan atau spesimen percobaan. Tabel 3.1 Komposisi masing-masing tipe Komposisi

Tipe A

Tipe B

Tipe C

Tipe D

Pasir kali

800 gr

800 gr

800 gr

800 gr

Pasir silica

200 gr

200 gr

200 gr

200 gr

Bentonit

0 gr

30 gr

50 gr

70 gr

Air

40 ml

40 ml

40 ml

40 ml

commit to user


digilib.uns.ac.id

46

c. Pelaksanaan eksperimen. 1) Pembuatan Spesimen a) Untuk pembuatan spesimen batang percobaan, ambil dari campuran untuk ditimbang secukupnya (kira-kira 162 gr – 165 gr). b) Masukan campuran pasir yang telah ditimbang ke dalam tabung pembuat spesimen (Sand rameer) dengan 3 kali pemukulan, jika kurang atau lebih dari toleransi maka spesimen tidak dapat dipakai dan harus buat spesimen baru. c) Batang percobaan yang telah memenuhi standart SNI 15-03121989 ini mempunyai garis tengah diameter 50 mm dan tinggi 50 mm. Adapun gambar spesimen dapat dilihat pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9. Bentuk dan ukuran Spesimen Pasir cetak Basah

d) Spesimen yang telah memenuhi standar dengan toleransi yang telah

ditentukan

selanjutnya

mendapatkan data.

commit to user

dilakukan

pengujian

untuk


digilib.uns.ac.id

47

2) Pengujian kemampuan alir gas (permeabilitas) a) Spesimen yang sudah dibuat ditempatkan pada alat penguji permeabilitas, dengan tetap menyertakan tabung pembuatnya. b) Hidupkan alat Permeability Meter lalu dikalibrasikan. c) Tekan tombol untuk menghembuskan udara ke dalam spesimen. d) Baca jarum petunjuk yang ada pada Permeability Meter. e) Catat hasil pengujian yang telah tersedia.

3) Pengukuran kekuatan tekan menggunakan alat Universal Strength Machine. a) Kalibrasi alat (tempatkan magnet pada titik nol). b) Lepas spesimen yang telah diuji kemampuan alir gas dari tabung pembuat spesimen. c) Letakkan spesimen pada alat uji kekuatan tekan (diantara plat penekan pada alat). d) Hidupkan alat uji dengan menekan tombol start. e) Amati spesimen sampai mengalami pecah atau patah lalu langsung tekan tombol off. f) Baca angka yang telah ditunjukan oleh magnet. g) Catat angka tempat berhentinya magnet pada lembar observasi.

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB IV HASIL PENELITIAN

A. Deskripsi Data Berdasarkan data dari hasil penelitian yang telah dilakukan dengan hasil data terlampir di Labotorium Politeknik Manufaktur Ceper Klaten, mengenai uji coba variasi penambahan bentonit pada pasir cetak basah terhadap permeabilitas dan kekuatan tekan. Materi yang disajikan berupa angka (nilai) permeabilitas dan kekuatan tekan dengan variasi kadar bentonit. Penelitian dan pembahasan utamanya diarahkan untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi terhadap nilai permeabilitas dan kekuatan tekan pada pasir cetak. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimen yang melibatkan satu faktor bebas. Faktor tersebut adalah variasi bentonit Tipe A, Tipe B, Tipe C, dan Tipe D. Variabel terikatnya dalam penelitian ini adalah nilai permeabilitas dan nilai kekuatan tekan pada pasir cetak. Jumlah sampel variasi bentonit dalam penelitian ini sebanyak 4 tipe dan masingmasing dilakukan replika sebanyak 3 yang kemudian dirata-rata. Data penelitian yang berjumlah 4 kelompok data, yakni Tipe A, Tipe B, Tipe C, dan Tipe D. 1.

Variasi Bentonit Tipe A Hasil pengujian untuk nilai permeabilitas dan nilai kekuatan tekan pada pasir cetak basah Tipe A dapat dilihat pada Tabel 4.1. berikut ini: Tabel 4.1. Hasil pengukuran permeabilitas dan kekuatan tekan dengan variasi bentonit Tipe A. Permeabilitas Kuat tekan Replika 1

141,0

16,4

Replika 2

140,0

16,0

Replika 3

150,0

14,0

Rata-rata

143,67

15,47

commit to user 48



2.

Variasi Bentonit Tipe B Hasil pengujian untuk nilai permeabilitas dan nilai kekuatan tekan pada pasir cetak basah Tipe B dapat dilihat pada Tabel 4.2. berikut ini: Tabel 4.2. Hasil pengukuran permeabilitas dan kekuatan tekan dengan variasi bentonit Tipe B. Permeabilitas Kuat tekan

3.

Replika 1

87,0

39,1

Replika 2

98,0

37,5

Replika 3

114,0

38,0

Rata-rata

99,67

38,2

Variasi Bentonit Tipe C Hasil pengujian untuk nilai permeabilitas dan nilai kekuatan tekan pada pasir cetak basah Tipe C dapat dilihat pada Tabel 4.3. berikut ini: Tabel 4.3. Hasil pengukuran permeabilitas dan kekuatan tekan dengan variasi bentonit Tipe C. Permeabilitas Kuat tekan

4.

Replika 1

106,0

63,5

Replika 2

108,0

60,1

Replika 3

100,0

62,0

Rata-rata

104,67

61,87

Variasi Bentonit Tipe D Hasil pengujian untuk nilai permeabilitas dan nilai kekuatan tekan pada pasir cetak basah Tipe D dapat dilihat pada Tabel 4.4. berikut ini: Tabel 4.4. Hasil pengukuran permeabilitas dan kekuatan tekan dengan variasi bentonit Tipe D. Permeabilitas Kuat tekan Replika 1

106,0

75,5

Replika 2

120,0

72,4

Replika 3

112,0

75,8

Rata-rata

112,67 commit to user

74,57



B. Pembahasan Hasil Penelitian Dari hasil penelitian tersebut maka dapat dirangkum seperti pada Tabel 4.5 berikut ini. Tabel 4.5. Hasil rata-rata pengukuran permeabilitas dan kekuatan tekan dengan variasi bentonit.

Jenis Pengujian

1.

Variasi Bentonit A (0gr)

B (30gr)

C (50gr)

D (70gr)

Permeabilitas

143,67

99,67

104,67

112,67

Kuat Tekan (KN/m2)

15,47

38,20

61,87

74,57

Kuat Geser (KN/m2)

12,18

29,90

48,57

58,77

Pengaruh variasi campuran bentonit terhadap permeabilitas Dari hasil pengukuran yang pertama mengenai kemampuan alir gas atau permeabilitas pada masing-masing penambahan bentonit pada pasir cetak basah diperoleh nilai permeabilitas yang berbeda dalam satuan cm3/menit. Pada spesimen Tipe A dengan bentonit 0 gr diperoleh nilai ratarata permeabilitas 143,67 cm3/menit, pada spesimen Tipe B dengan bentonit 30 gr diperoleh nilai rata-rata permeabilitas 99,67 cm3/menit, pada spesimen Tipe C dengan bentonit 50 gr diperoleh nilai rata-rata permeabilitas 104,67 cm3/menit, dan pada spesimen Tipe D dengan bentonit 70 gr diperoleh nilai rata-rata permeabilitas 112,67 cm3/menit. Adapun gambar grafik pengaruh campuran bentonit terhadap permeabilitas dapat dilihat pada Gambar 4.1.

commit to user



cm3/menit

Permeabilitas 160 140 120 100 80 60 40 20 0

permeabilitas

Tipe A

Tipe B

Tipe C

Tipe D

Bentonit

Gambar 4.1. Grafik pengaruh variasi bentonit terhadap permeabilitas

Berdasarkan data hasil eksperimen dapat dikemukakan fakta-fakta sebagai berikut: a) Ada pengaruh penambahan bentonit terhadap nilai permeabilitas. Pada spesimen Tipe A dengan bentonit 0 gr nilai permeabilitas berada pada 143,67 cm3/menit dan untuk spesimen Tipe B dengan bentonit 30 gr nilai permeabilitas turun menjadi 99,67 cm3/menit, untuk spesimen Tipe C dengan bentonit 50 gr nilai permeabilitas naik menjadi 104,67 cm3/menit, dan Tipe D dengan bentonit 70 gr nilai permeabilitas naik mencapai angka 112,67 cm3/menit. b) Nilai permeabilitas tertinggi didapat pada spesimen Tipe A dengan bentonit 0 gr yaitu 143,67 cm3/menit. Hal ini dikarenakan tidak adanya bahan pengikat pada campuran pasir cetak basah. c) Nilai permeabilitas terendah terdapat pada spesimen Tipe B dengan bentonit 30 gr yaitu 99,67 cm3/menit. Hal ini dikarenakan ruangan antara butir-butir pasir menjadi sempit dikarenakan ditempati oleh bentonit yang kelebihan air sehingga menurunkan permeabiltas.

commit to user



Pengaruh variasi campuran bentonit terhadap kuat tekan Dari hasil pengukuran yang kedua mengenai kekuatan tekan pada masing-masing penambahan bentonit pada pasir cetak basah diperoleh nilai kekuatan tekan yang berbeda dalam satuan KN/m2 yang kemudian diubah menjadi gr/cm2. Pada spesimen Tipe A dengan bentonit 0 gr diperoleh nilai rata-rata 15,47 KN/m2 atau 157,750 gr/cm2, pada spesimen Tipe B dengan bentonit 30 gr diperoleh nilai rata-rata 38,20 KN/m2 atau 389,53 gr/cm2, pada spesimen Tipe C dengan bentonit 50 gr diperoleh nilai rata-rata 61,87 KN/m2 atau 630,9 gr/cm2, dan pada spesimen Tipe D dengan bentonit 70 gr diperoleh nilai rata-rata 74,57 KN/m2 atau 760,405 gr/cm2. Adapun gambar grafik pengaruh campuran bentonit terhadap kuat tekan dan kuat geser dapat dilihat pada Gambar 4.2.

Kuat Tekan dan Kuat Geser

KN/m2

2.

80 70 60 50 40 30 20 10 0

kuat tekan kuat geser

Tipe A

Tipe B

Tipe C

Tipe D

Bentonit

Gambar 4.2. Grafik pengaruh variasi bentonit terhadap kekuatan tekan

Berdasarkan data hasil eksperimen dapat dikemukakan fakta-fakta sebagai berikut: a) Ada pengaruh penambahan bentonit terhadap kekuatan tekan. Semakin banyak bentonit yang digunakan maka nilai kekuatan tekan juga akan meningkat. b) Nilai kekuatan tekan terendah terdapat pada spesimen Tipe A tanpa commit to user bentonit yaitu 15,47 KN/m2 atau 157,750 gr/cm2. Hal ini dikarenakan



tidak adanya tambahan silicon dioxide (SiO2) pada pasir cetak, sehingga nilai kuat tekan menjadi rendah. c) Nilai kekuatan tekan tertinggi didapat pada spesimen tipe D dengan bentonit 70 gr yaitu 74,57 KN/m2 atau 760,405 gr/cm2. Hal ini disebabkan karena semakin banyak bentonit, maka semakin banyak pula kandungan silicon dioxide (SiO2) sehingga kadar silicon dioxide (SiO2) pada pasir cetak juga bertambah yang mengakibatkan kuat tekan juga bertambah.

Nilai permeabilitas standart dalam pasir cetak basah adalah 80-120 cm3/menit dan untuk kekuatan tekan adalah 528-627 gr/cm2 untuk pengecoran besi cor kelabu (Petunjuk praktis teknologi pengecoran besi tuang:15). Keberhasilan dalam menghasilkan produk coran yang baik sangat ditentukan oleh nilai kekuatan tekan dan nilai permeabilitas yang cocok.

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI DAN SARAN

A. Simpulan Penelitian Berdasarkan hasil penelitian yang telah diuraikan pada BAB IV dengan mengacu pada perumusan masalah, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut: 1. Ada perbedaan nilai permeabilitas pada cetakan pasir basah dengan menggunakan variasi penambahan bentonit Tipe A, Tipe B, Tipe C, dan Tipe D dan hasil pengujian yang diperoleh 143,67 cm3/menit, 99,67 cm3/menit, 104,67 cm3/menit, dan 112,67 cm3/menit. 2. Ada perbedaan nilai kekuatan tekan pada cetakan pasir basah dengan menggunakan variasi penambahan bentonit Tipe A, Tipe B, Tipe C, dan Tipe D dan hasil pengujian yang diperoleh 15,47 KN/m2, 38,20 KN/m2, 61,87 KN/m2, dan 74,57 KN/m2. 3. Spesimen Tipe C dengan bentonit 50 gr menghasilkan permeabilitas 104,67 cm3/menit dan kekuatan tekan 61,87 KN/m2 atau 630,9 gr/cm2 merupakan komposisi yang paling sesuai digunakan untuk cetakan pada pengecoran besi cor kelabu. Nilai permeabilitas yang sering digunakan untuk besi cor kelabu dalam industri pengecoran berkisar antara 80-120 cm3/menit, sedangkan nilai untuk kekuatan tekan berkisar antara 528-627 gr/cm2. 4. Hasil penelitian ini hanya berlaku pada cetakan pasir basah dengan menggunakan bahan pasir campuran yang terdiri dari pasir kali 80% dan silika 20%.

B. Implikasi Berdasarkan hasil penelitian yang didukung oleh landasan teori yang telah dikemukakan, tentang pengaruh variasi kadar bentonit terhadap nilai permeabilitas dan kekuatan tekan dapat diterapkan ke dalam beberapa implikasi yang dapat dikemukakan sebagai berikut: commit to user 54



1. Implikasi teoritis Di dalam penelitian ini peneliti menyelidiki pengaruh variasi penambahan bentonit terhadap nilai permeabilitas dan kekuatan tekan pada pasir cetak basah. Dengan variasi penambahan bentonit 0 gr, 30 gr, 50 gr, dan 70 gr diketahui komposisi campuran yang mendekati kriteria dalam pengecoran adalah spesimen tipe C dengan bentonit 50 gr. Dengan hasil penelitian ini dapat dijadikan dasar pengembangan penelitian selanjutnya yang relevan dengan masalah yang dibahas dalam penelitian ini. Disamping itu, sebagai bukti bahwa variasi kadar bentonit mempengaruhi nilai permeabilitas dan kekuatan tekan pada pasir cetak basah. 2. Implikasi praktis Penelitian ini dapat digunakan untuk diaplikasikan pada proses pengecoran logam untuk mengetahui nilai permeabilitas dan kekuatan tekan yang tepat yangbiasa digunakan pada industri pengecoran logam.

C. Saran Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh dan implikasi yang ditimbulkan, maka dapat disampaikan saran-saran sebagi berikut: 1. Bagi industri pengecoran logam yang mengunakan cetakan pasir basah perlu diperhatikan tentang pencampuran kadar bentonit pada pasir cetak basah dikarenakan sangat berpengaruh sekali pada perbedaan kemampuan alir gas (permeabilitas) dan kekuatan tekan, yang dapat mempengaruhi kualitas dari benda tuang yang dihasilkan. 2. Penelitian ini hanya mengungkap pengaruh variasi penambahan bentonit sebesar 0 gr, 30 gr, 50 gr, dan 70 gr pada pasir cetak basah terhadap permeabilitas dan kekuatan tekan. Adapun hubungan seberapa besar variasi campuran yang dapat menyebabkan permeabilitas dan kekuatan tekan paling maksimal belum dapat diketahui. Untuk itu bagi peneliti yang ingin mengadakan penelitian sejenis dapat mengembangkan dengan variasi kadar bentonit atau jenis ujinya. commit to user

STUDI PENAMBAHAN BENTONIT PADA PASIR CETAK BASAH TERHADAP PERMEABILITAS DAN KEKUATAN TEKAN

Recommend Documents