LABORATORIUM METALURGI PROSES DEPARTEMEN METALURGI & MATERIAL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA
LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM PASIR CETAK
II.4 Grafik Pengaruh Kadar Air terhadap Kekuatan Geser
I. Tujuan Praktikum Mahasiswa diharapkan dapat mengetahui sifat-sifat pasir cetak dan hubungan antara sifat-sifat pasir cetak dengan proses penuangan yang meliputi : 1. Distribusi besar butir pasir. 2. Kadar air atau kadar aditif dalam pasir cetak. 3. Hubungan antara permeability, kekuatan geser, dan kekuatan tekan terhadap kadar air serta bahan aditif dalam pasir Gambar 2.4. Grafik pengaruh kadar air terhadap kekuatan geser cetak. 4. Mampu bentuk (flowability) dari pasir cetak. 5. Perbedaan karakteristik antara pasir basah (green II.5 Grafik Pengaruh Kadar Air terhadap Flowability sand), pasir kering (dry sand), dan pasir kering tanpa pemanasan (holding sand). II. Grafik Percobaan II.1 Grafik Distribusi Pasir
Gambar 2.5. Grafik pengaruh kadar air terhadap flowability
II.6 Grafik Pengaruh Kadar Bentonit terhadap Flowability
Gambar 2.6. Grafik pengaruh kadar bentonit terhadap flowability
Gambar 2.3. Grafik pengaruh kadar air terhadap kekuatan tekan
KETERANGAN
:
biasanya merupakan kumpulan dari butir-butir yang tidak sejenis. Tapi terkadang terdiri dari butir-butir yang mempunyai Dari percobaan, dengan mengambil mesh nomor 80, 100, dan ukuran seragam. Untuk mendapatkan sifat permukaan dan 120, didapatkan perhitungan distribusi pasir masih cukup jauh permeability yang diinginkan harus digunakan pasir cetak dari persyaratan distribusi yang baik yaitu APRIL : dengan distribusi butir yang seragam dan halus (nilai GFN 2201020102010888kgkg*8 2010 % Distribusi pasir ideal = 2/3 x 100% besar). = 66.7 % Dari percobaan pengujian distribusi pasir yang dilakukan, % Berat pasir = 13+ 5,5 + 4,5 gram maka diperoleh data distribusi pasir silika yang dapat dilihat = 23 gram pada tabel 1 di bawah ini : % Distribusi pasir = 23 x 100 % Tabel 1. Hasil pengujian distribusi pasir 200 = 11,5 % Massa ayakan No. Sebelum Sesudah Wn Dari perhitungan berat distribusi tiga pasir yang berurutan Mesh (gram) (gram) Wn Sn x Sn (mesh 80, 100, dan 120) diperoleh persentase dari tiga mesh yang 34, berdekatan hanya 11,5 %. Nilai yang diperoleh lebih kecil 70 258,5 293 5 0 0 dibandingkan literatur yang mengindikasikan bahwa distribusi 80 261,5 274,5 13 70 910 pasir uji belum mencapai nilai ideal seperti pada literatur. 100 252,5 258 5,5 80 440 Distribusi besar butir ini memberi pengaruh terhadap 120 252 256,5 4,5 100 450 kekuatan mekanis pasir serta kemampuan pasir cetak dalam 140 245 247,5 2,5 120 300 mengalirkan gas-gas melalui pori-pori, semakin baik distribusi 170 243 244,5 1,5 140 210 pasir, maka semakin baik kekuatan dan permeability-nya. Namun 270 240 240,5 0,5 170 85 masih banyak faktor lainnya yang mempengaruhi kekuatan dan 400 148,5 148,5 0 270 0 permeability pasir selain kehalusan dan distribusi. Wadah 479,5 479,5 0 400 0 135 III.2 Analisis Kadar Air pada Pasir Cetak TOTAL Massa 62 0 2395
Keterangan : GFN = Nomor Kehalusan Butir. Wn = Berat pasir pada tiap ayakan (gram). Sn = Koefisien ayakan (70,...,400)
II.2 Grafik Distribusi Pasir Kumulatif
II.3 Grafik Pengaruh Kadar Air terhadap Kekuatan Tekan
: 1006772512 /4 14 : 0706268 80 / 2 (DUA) : 26 APRIL 2013 : 26 APRIL 2013
Berdasarkan data di atas, dapat ditentukan nilai Grain Fine Number (GFN) dari pasir cetak, yaitu : GFN = Σ (Wn.Sn) / Σ Wn ............(3.1)
Gambar 2.1. Grafik distribusi pasir
Gambar 2.2. Grafik distribusi kumulatif pasir
NPM NPM/ KELOMPOK / KELOMPOK TANGGAL DIKUMPULKAN TANGGAL DITERIMA
III. Analisis III.1 Analisis Distribusi Pasir Cetak Tujuan dari pengujian distribusi pasir cetak adalah untuk mengetahui distribusi pasir yang akan digunakan sebagai bahan utama pembuat cetakan. Pasir ditimbang lalu diayak selama 15 menit dengan mesin pengguncang yang tersusun atas ayakan dengan nomor mesh tertentu. Pada mesin pengguncang, ayakan disusun dari nomor mesh yang terkecil di bagian paling atas hingga nomor mesh yang terbesar di bagian paling bawah. Hal ini bertujuan agar hasil ayakan memiliki distribusi tingkatan pasir yang paling kasar berada di ayakan teratas hingga distribusi pasir yang paling halus berada di ayakan terbawah. Selanjutnya, tiap-tiap ukuran mesh ditimbang untuk mendapatkan nilai distribusi pasir. Karakteristik pasir yang baik digunakan adalah pasir yang memiliki bentuk butir bulat, karena bentuk butir bulat membutuhkan jumlah pengikat yang lebih sedikit dan flowabilitynya baik. Jika menggunakan pasir berbutir kristal maka dibutuhkan jumlah pengikat yang lebih banyak dan gampang pecah. Pasir cetak
dari persamaan di atas diperoleh nilai GFN sebesar : GFN = 2395 / 62 = 38,629 Dari perhitungan nilai GFN di atas, maka diperoleh nilai GFN sebesar 38,629. Dengan nilai GFN sebesar itu, jika dilihat dari literatur, maka pasir cetak ini cocok untuk aplikasi pengecoran Grey Cast Iron. Hal ini dapat dilihat dari tabel 2 di bawah ini : Tabel 2. Tabel literatur nilai GFN Aplikasi
AFS – GFN
Grey Cast Iron
60 – 75
Steel
40 – 60
Aluminium Alloy
130 – 140
Magnesium Alloy
65 – 80
Dari hasil perhitungan GFN, dapat diambil kesimpulan bahwa pasir yang digunakan cukup halus dan distribusi besar butirnya heterogen. Hal ini menunjukkan bahwa butir pasir yang digunakan dapat menunjang flowability pasir dalam cetakan nantinya dimana butir-butir pasir yang berukuran lebih kecil dapat menempati celah-celah di antara butir-butir besar lainnya. Perhitungan distribusi yang baik sesuai dengan literatur adalah 2/3 dari berat total memiliki 3 nomor mesh yang berdekatan.
Pada pengujian kadar air pada pasir cetak, pasir yang telah ditambahkan air, bahan pengikat berupa bentonit, dan bahan aditif berupa gula tetes (molasses) serta serbuk arang diaduk sampai rata. Pasir yang telah menjadi adonan akan dihitung kandungan airnya dengan menggunakan infrared dryer. Adonan pasir ditimbang sebanyak 30 gram, lalu dilakukan pengujian dengan infrared dryer selama 15 menit. Setelah proses selesai maka dilakukan penimbangan, sehingga selisih antara sebelum dan sesudah merupakan besar kadar air yang terkandung dalam adonan pasir. Kemudian hasil dari selisih berat tersebut yang merupakan berat kadar air yang terkandung dalam adonan pasir yang disiapkan sebelumnya. Dengan menggunakan teknik perhitungan sederhana, didapatkan bahwa jumlah kadar air dalam adonan sebagai berikut : Kadar Air = (berat awal-akhir)/berat awal x 100 % Kadar Air = (30-27,5)/30 x 100% = 8,33 % Pada pengujian ini diperoleh berat akhir pasir setelah dipanaskan dengan infrared dryer adalah 27,5 gram. Selisih antara berat awal dan akhir setelah dipanaskan adalah sebesar 2,5 gram. Jadi, persentase kadar air yang terkandung didalam adonan pasir adalah 8,33 %. Namun jika ditelaah lebih dalam, kadar air yang ditambahkan pada awal pengadukan adonan pasir hanyalah sebanyak 5 %. Namun, setelah dilakukan pengujian infra red dryer ternyata jumlah kandungan air meningkat menjadi 8,33%. Peningkatan kadar air ini, dapat berasal dari air yang terkandung di dalam molases. Seperti yang kita ketahui bahwa molasses ini juga mengandung air dalam jumlah atau kadar tertentu. Faktor lain yang memungkinkan terjadinya peningkatan kadar air adalah pasir silika yang digunakan mengandung kadar air.
NPM / KELOMPOK TANGGAL DIKUMPULKAN
: 1006772512 / 14 : 26 APRIL 2013
TANGGAL DITERIMA
: 26 APRIL 2013
KETERANGAN
:
Kadar air merupakan salah satu variabel penting selain bentonitIII.3.2 Kekuatan Geser Berdasarkan pada pengujian yang praktikan lakukan flowability IV. Kesimpulan yang sangat perlu diperhatikan dalam membuat cetakan pasir. Kadar Pengujian geser merupakan pengujian yang dilakukan untukpasir cetak dipengaruhi oleh kadar air dan kadar bentonit. Untuk bentonit dan kadar air yang ditambahkan ke dalam adonan pasir akanmengetahui kekuatan geser dari pasir yang telah dicampur dengansampel pasir cetak dengan kadar bentonit tetap dan kadar air yang 1. Kadar air dan kadar bentonit dalam pasir cetak akan 2201020102010888kgkg*8 APRIL 2010 mempengaruhi sifat-sifat mekanis pasir cetak. Pengaruh kadarbahan-bahan penguat dan aditif lainnya. Kekuatan geser dari adonanberubah. Berdasarkan data yang didapat, tidak dapat disimpulkan mempengaruhi sifat mekanis flowability, kekuatan tekan bentonit telah dijelaskan sebelumnya, sedangkan pengaruhpasir diuji dengan menggunakan universal sand strength testing pengaruh kadar air terhadap flowability karena data yang didapatkan dan kekuatan geser. penambahan kadar air terhadap cetakan pasir adalah sebagai berikut :machine dengan mode kekuatan geser, yaitu dengan mengganti bentuktidak memiliki kecenderungan naik atau turun terhadap peningkatan 2. Distribusi dari pasir cetak yang digunakan cukup bagus. alat penekannya. Sebelum pengujian dilakukan, sampel dicetakkadar air dan grafik yang dihasilkan naik-turun. Namun distribusi pasir pada tiga mesh yang berurutan (80, 1. meningkatkan kekuatan tekan dari cetakan pasir sampai ke titikdengan mengunakan sand rammer. Kekuatan geser merupakan 100 dan 120) cukup jauh dengan berat dua per tiga dari kekuatan ketika sampel pasir telah mengalami retak. optimum. III.7 Kadar Bentonit terhadap Flowability keseluruhan pasir yang digunakan. Persentase distribusi 2. meningkatkan kekuatan geser dari cetakan pasir sampai ke titik Dari data kekuatan yang diperoleh, maka praktikan dapat Berdasarkan pada pengujian yang praktikan lakukan flowability pasir pada tiga mesh tersebut hanyalah 11,5 %, dengan nilai mengurutkan kekuatan geser dari sampel yang diuji. Berdasarkan datapasir cetak juga dipengaruhi oleh kadar bentonit. Untuk sampel pasir optimum. GFN sebesar 38,629 3. meningkatkan flowability dari cetakan pasir sampai ke titikhasil praktikum, kekuatan geser pasir cetak dari yang paling kuatcetak dengan kadar air tetap dan kadar bentonit yang berubah maka 3. Dengan meningkatnya kadar air dan kadar bentonit akan hingga yang paling lemah adalah dry sand, holding sand, dan green akan didapatkan data sebagai berikut : optimum. meningkatkan kekuatan tekan dan kekuatan geser sampai ke sand dengan kadar air sebesar 5 %. Dimana kekuatan geser dari 4. meningkatkan permeability dari cetakan pasir titik optimum sekitar kadar air atau bentonit sebesar 5 %. masing-masing sampel secara berturut-turut adalah 23 lbs/inch2, 1,6 Tabel 3. Pengaruh kadar bentonit terhadap flowability 4. Dengan peningkatan kadar bentonit pada kadar air tetap 2 2 Penambahan kadar air juga tidak bisa seenaknya karena adalbs/inch dan 0,1 lbs/inch . Hal ini telah sesuai dengan literatur. akan meningkatkan sifat flowability sampai ke pada titik Kadar Bentonit batas penambahan maksimum atau nilai optimum kadar air optimum. Dimana pada kadar bentonit 6 % flowabilitynya dalam adonan agar kekuatan mekanis tidak menurun jauh. NilaiIII.4 Pengaruh Kadar Air terhadap Kekuatan Tekan Kelompok Kadar Pasir Tekan Geser Flowability baik.memiliki nilai flowability tertinggi, yaitu sebesar 58,75 optimum tersebut maksudnya adalah nilai dimana sifat mekanis Kekuatan tekan pasir cetak juga dipengaruhi oleh kadar air yang Green 0,1 0,1 35% %. dari cetakan pasir merupakan sifat yang paling bagus. Dengandikandungnya. Berdasarkan data dan grafik di atas kekuatan tekan 14 6% Dry 42,5 23 47% 5. Kekuatan tekan dan kekuatan geser pada kadar air 5 % dan kata lain, apabila kadar air yag diberikan melebihi nilai optimumsampel dry sand akan maksimum pada kadar air sekitar 7 %. kadar bentonit 6 % secara berurutan dari yang paling tinggi Holding 2 1,6 6,25% Sedangkan untuk sampel green sand dan holding sand kekuatan tersebut maka sifat mekanis dari cetakan pasir akan menurun. adalah Green 0,1 0,1 52,75% Menurut praktikan, nilai optimum ini sangat tergantung daritekannya relatif sama pada kadar air yang berbeda. a. Kekuatan tekan: dry sand, holding sand, dan green 15 6% Dry 18 5 58,75% kadar bentonit yang ditambahkan. Dengan kata lain, diperlukan Hal ini tidak sesuai dengan literatur seharusnya green sand dan sand Holding 0,4 0,7 58,75% perbandingan yang tepat antara kadar air dan kadar bentonit yangholding sand kekuatan tekannya akan maksimum pada kadar air b. Kekuatan geser: dry sand, holding sand, dan green Green 0,15 0,1 58,25% tertentu bukannya terus sama pada penambahan kadar air berbeda. ditambahkan ke dalam adonan untuk cetakan pasir. sand 20 5% Dry 67,5 22,5 47,25% Kesalahan ini mungkin dikarenakan tidak meratanya pencampuran Holding 1 0,1 58,25% adonan pasir dengan aditif lainnya dan tidak telitinya dalam pengujian III.3 Analisis Sifat Mekanis V. Saran kekuatan tekan. Untuk sampel dry sand , data diperoleh telah sesuai III.3.1 Kekuatan Tekan Tujuan dari pengujian tekan adalah untuk mengetahui kekuatan dengan literatur karena kekuatan tekan akan meningkat terus seiring Berdasarkan data pengujian pada tabel 3 maka secara umum 1. Pada proses pembuatan campuran pasir cetak diberikan flowability akan maksimum pada kadar bentonit relatif rendah (6 %). tekan dari pasir yang telah dicampur dengan bahan-bahan penguat dan bertambahnya kadar air. aditif berupa arang karbon. Penggunaan arang karbon Flowability pasir cetak akan optimum ketika kadar bentonit sekitar 6 aditif lainnya. Kekuatan tekan dari adonan pasir diuji dengan pada pengujian pasir cetak tidak mempengaruhi sifat % dan jika kadar bentonit berlebih maka flowability akan menurun. menggunakan universal sand strength testing machine dengan mode III.5 Pengaruh Kadar Air terhadap Kekuatan Geser mekanis yang akan dihasilkan. Jadi menurut praktikan kekuatan tekan, yaitu dengan menggunakan penekan yang Berdasarkan pada data yang diperoleh pada pengujian kekuatanHal ini dikarenakan kadar bentonit yang berlebihan akan penggunaan arang karbon dalam praktikum pasir cetak permukaannya rata. Sebelum pengujian dilakukan, sampel dicetak geser, dapat dilihat pengaruh dari penambahan kadar air pada kadarmenyebabkan ikatan yang terbentuk sangat kuat, sehingga pasir tidak dapat dihilangkan. bentonit yang tetap (6 %) terhadap kekuatan geser pasir cetak.mudah diatur dan dituang untuk mengisi ruangan-ruangan pada dengan menggunakan sand rammer. 2. Pada saat praktikum tidak dilakukan pengujian data Dari hasil pengujian yang dilakukan, diperoleh bahwa besarnya Kekuatan geser sampel dry sand dan holding sand akan optimum padacetakan (flowability rendah). permeability dikarenakan alat yang digunakan kekuatan tekan dry sand memiliki kekuatan tekan yang paling tinggi kadar air sekitar 5 %. Sedangkan pada sampel green sand kekuatan rusak,mudah-mudahan ke depannya bisa dilakukan agar dibandingkan dengan kedua jenis pasir lainnya. Pasir kelompok kami geser akan meningkat seiring dengan peningkatan kadar air. Hal ini III.8 Analisis Akhir praktikan memiliki pengetahuan dan kemampuan dalam menggunakan kadar air 5 % dan bentonit 6 %, dimana pada saat dikarenakan pada kekuatan geser yang berpengaruh adalah kekuatan Melalui percobaan yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa uji tersebut.. pembuatan sampel untuk uji tekan dan geser ini, sampel sempat pecah tekan basahnya, sehingga pada sampel green sand (pasir basah)pasir cetak yang baik harus memiliki distribusi pasir yang baik. 3. Memperluas daerah pengujian tekan,geser dan Distribusi pasir yang ideal, yaitu 2/3 total pasir berada pada ukuran atau rusak dan pasir pecahan tersebut kembali digunakan untuk kekuatan gesernya meningkat seiring bertambahnya kadar air. pembuatan sampel dengan merapikan benda dan alat uji mesh yang berurutan. Nilai distribusi pasir juga ditunjukkan oleh nilai membuat sampel pengujian yang baru. yang ada disekitar tempat pengujian. GFN. Kesesuaian antara nilai GFN dan material yang akan di cor VI. Referensi Kekuatan tekan sampel pasir dilihat ketika sampel pasir telah III.6 Pengaruh Kadar Air terhadap Flowability Flowability yang baik merupakan salah satu syarat yang harussangat penting untuk diperhatikan (tabel 2) untuk memperoleh cetakan mengalami retak ketika diaplikasikan tekanan. Sampel dry sand 2 dimiliki oleh pasir yang akan digunakan sebagai cetakan. Flowabilitydan hasil pengecoran yang baik. kelompok kami memiliki kekuatan tekan sebesar 42,5 lbs/inch . 1. Laboratorium Metalurgi Proses Departemen Metalurgi Sedangkan pada sampel uji holding sand didapatkan bahwa sampelmaksudnya adalah kemampuan dari pasir untuk mengisi ruangan- Selain itu, perbandingan antara kadar bentonit dan kadar air yang dan Material FTUI. 2011. Modul Praktikum Pasir ini telah mulai mengalami cracking (kekuatan tekan) pada 2 lbs/inch2.ruangan pada cetakan dengan baik. Dengan sifat flowability yangditambahkan sangat penting untuk diperhatikan. Perbandingan antara Cetak. Laboratorium Metalurgi Proses Departemen Dan pada sampel uji green sand mulai terjadinya cracking (kekuatanbagus diharapkan pasir yang akan digunakan dapat mengisi cetakanair dan bentonit harus benar-benar tepat. Hal-hal tersebut Metalurgi dan Material FTUI : Depok dimaksudkan agar diperoleh pasir cetak dengan sifat flowability, tekan) pada 0,1 lbs/inch2. Hal ini menunjukkan bahwa urutan kekuatandengan sempurna. 2. Dhaneswara,Donanta. Diktat pengecoran logam. tekan yang dapat diterima oleh pasir dari yang terbesar hingga terkecil Pada percobaan untuk menguji flowability, dilakukan dengan carakekuatan tekan, kekuatan geser dan sifat permeability yang baik Jurusan Metalurgi FTUI. 1998. adalah dry sand, holding sand, dan green sand. Hal ini dikarenakanmelakukan ramming pada pasir cetak. Lalu kemudian, diukur tinggisehingga didapat cetakan yang baik pula. Oleh karena itu, diperlukan 3. Suharno, Bambang. 2013. Materi Kuliah Pengecoran pada sampel dry sand telah mendapat panas yang cukup sehinggadari pasir cetak hasil ramming dan ditambah 0,3 mm. Kemudian tinggiperbandingan yang benar-benar optimum pada kadar air dan kadar Logam : Cetakan & Dapur Peleburan. Departemen telah terjadi reaksi pada aditif dan terbentuk ikatan yang lebih kuat hasil pengukuran ini dibandingkan dengan grafik flowability terhadapbentonit yang ditambahkan agar diperoleh sifat mekanis yang baik. Metalurgi dan Material FTUI : Depok.. ketinggian untuk mengetahui flowability dari pasir yang diuji. antar permukaan butir pasir dalam adonan pasir tersebut.
