BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Bahan – Bahan.
No. Nama Alat
Merek
1. Pasir Silika
2. Resin Phenol
Foseco 3.
katalis Metil Ester Foseco
4. Resin Poliester
Yukalac 157 BTQN-EX Komersial 5.
Katalis Mepoxe 100cc
3.2 Alat – alat
No. Nama Alat
Merek
1. Cawan keramik
Infusil 2.
Cawan kaleng 2.
Oven Kirin
3. Furnace
Vulcan A-550 4.
Mixer 5.
Neraca Analitis Quattro
Universitas Sumatera Utara
6. Universal Sand Strength Machine
Dieter Detroit Products 7.
Permeability Tester Electric Permmeter Dieter Detroit Products
8. Vibrator Screen Tester Ro - Tap
Dieter Detroit Products 9.
Ember 10.
Gelas Beaker 250 ml pyrex
11. Pipet Tetes
12. Seperangkat Alat Kempa
13. Cetakan Baja Stainless
7,5cm x 4,1cm x 2,5cm
3.3 Prosedur Penelitian
Adapun prosedur yang dilakukan dalam penelitian ini adalah pengujian karakteristik fisik dari pasir silika yang diukur meliputi : uji sifat fisik yaitu dengan uji kadar air
moisture, uji kadar lempung clay dan uji distribusi besar butir G.NGrain Number. Karakteristik dari pasir cetak yang diukur meliputi : uji sifat fisik dan mekanik yaitu
dengan uji permeabilitas dan uji kekuatan uji geser tensile of strength.
3.3.1 Prosedur Pengujian Kadar Air Moisture
Ditimbang 100 gram pasir silika dalam cawan kaleng, kemudian dimasukkan dalam oven pada temperatur 250
C, setelahnya didiamkan hingga pasir kering selama ± 1 jam. Kemudian ditimbang berat pasir kedalam cawan kaleng yang lain didalam neraca
analitis dan dihitung kadar airnya moisture dengan menggunakan persamaan 2.1.
3.3.2 Prosedur Pengujian Kadar Lempung Clay
Universitas Sumatera Utara
Ditimbang 50 gram pasir silika dalam cawan kaleng, kemudian ditambahkan lalu dicuci diaduk dengan mixer sampai bersih dengan menggunakan air, air yang kotor
dibuang hingga yang tersisa pasir silika, lalu dimasukkan kedalam oven pada temperatur 250
C. Didiamkan hingga pasir kering ± 1 jam, kemudian ditimbang berat pasir kedalam cawan yang lain didalam neraca analitis dan dihitung kadar
lempungnya clay dengan menggunakan persamaan 2.2.
3.3.3 Prosedur Pengujian Kadar Abu LOI Loss on ignition
Ditimbang 30 gram pasir silika dalam cawan keramik, kemudian dimasukkan kedalam furnace pada temperatur 850
C. Didiamkan selama 30 menit, lalu ditimbang berat pasir didalam neraca analitis dan dihitung kadar abu LOI dengan menggunakan
persamaan 2.3.
3.3.4 Prosedur Pengujian Distribusi Ukuran Butir Pasir
G.NGrain size
Ditimbang 100 gram pasir silica, lalu dituang dari bagian atas alat Vibrator Screen Tester Ro - Tap. Didiamkan selama 10 menit lalu ditimbang berat pasir didalam
neraca analitis per sieve nomor saringan dan dihitung distribusi ukuran butir pasir G.NGrain size dengan menggunakan persamaan 2.4.
3.3.5 Perlakuan pada Pasir Silika
Pasir silika yang telah dilakukan uji karakterisasi fisik seperti uji kadar air moisture, uji kadar lempung clay, uji kadar abu LOILoss In Ignition dan uji distribusi ukuran
butir pasir G.NGrain Number telah memenuhi standar AFS American Foundry society atau PT. Growth Asia Foundry Sumatera Utara-Medan. Selanjutnya pasir
Universitas Sumatera Utara
dipanaskan didalam oven secukupnya hingga mengering untuk pembuatan pasir cetak dan didinginkan selama ± 20 menit dalam suhu kamar.
3.3.6 Prosedur Pembuatan Pasir Cetak
1. Pasir silika, katalis etil ester dan resin phenol ditimbang sesuai dengan
komposisi yang telah ditentukan.
2. Kemudian pasir silika, katalis etil ester dan resin phenol dicampur menjadi
satu didalam wadah lalu diaduk dengan menggunakan mixer dengan
menggunakan mixer sampai homogen ± 1 menit.
3. Campuran yang telah homogen tersebut dituang kedalam cetakan stainless
berukuran 7.5 x 4 x 2.5 cm
4. Kemudian campuran dicetak tekan dengan menggunakan alat cetak kempa
press sebanyak 3 kali tanpa adanya pemanasan, kemudian cetakan dikeluarkan
dari alat cetak tekan.
5. Campuran yang telah jadi proses pengkondisian proses mengerasnya pasir
cetak membutuhkan waktu selama 1 jam bagi resin phenol, sedangkan untuk resin poliester waktu pengkondisiannya membutuhkan waktu selama 4 jam,
lalu pasir cetak yang telah jadi dikeluarkan dari cetakan stainless untuk kemudian dilakukan uji karakterisasi pasir cetak yaitu permeabilitas dan uji
kuat geser.
6. Dilakukan prosedur yang sama diatas dengan resin poliester dan katalis mepok
sesuai dengan komposisi yang telah ditentukan.
3.4. Karakterisasi Pasir Cetak
Universitas Sumatera Utara
Hasil yang diperoleh kemudian dikarakterisasi untuk menentukan sifat-sifat fisik dan mekanik dari pembuatan Pasir Cetak yaitu dengan Pengujian Permeabilitas dan
Pengujian Kuat Geser shear strength.
3.4.1. Proses Pengujian Permeabilitas
Untuk mengetahui besarnya permeabilitas oleh pasir cetak yang telah dibuat mengacu pada AFS 1119-00-S dengan dilakukan langkah-langkah sebagai berikut:
1. Aktifkan alat permeameter dengan mengaktifkan ke posisi “ ON “. Biarkan
mesin selama setidaknya satu menit untuk mendapatkan pembacaan yang stabil.
2. Pilih kontak lubang permeameter yang diperlukan untuk sampel pasir yang
akan di uji, aturan umum untuk menentukan lubang yang dibutuhkan adalah: a.
Jika jumlah permeabilitas sampel adalah lebih dari 50, gunakan lubang besar yang diberi tanda “L“.
b. Jika jumlah permeabilitas sampel adalah lebih dari 50, gunakan lubang
besar yang diberi tanda “S“. 3.
Letakkan kepala kontak lubang diatas permukaan pasir cetak yang akan di uji. 4.
Kemudian tekan kepala kontak dan dibaca nilai permeabilitas langsung pada skala yang tepat sesuai dengan orifice lubang yang digunakan sampai pada
jarum permeameter berada pada keadaan konstan. Dalam penelitian ini digunakan lubang “S” atau small orifice pada pembacaan skala permeameter.
3.4.2. Proses Pengujian Kuat Geser
shear strength
Alat uji kuat geser Universal Sand Strength Machine, bersama dengan aksesoris yang sesuai, akan menentukan kompresi, geser, tarik, melintang dan membelah
kekuatan cetakan dengan cara bobot muatan putus. Untuk mengetahui hasil dari uji
Universitas Sumatera Utara
kuat geser shear strength oleh pasir cetak yang telah dibuat mengacu pada AFS 3301-00-S dengan dilakukan langkah-langkah sebagai berikut:
1. Tempatkan dengan baik kepala uji geser diposisi teratas dari mesin.
2. Perhatikan pembacaan magnetik dibagian bawah dari mesin pada posisi nol.
3. Kemudian letakkan pasir cetak yang akan di uji pada spesimen standar diposisi
kepala uji geser 4.
Kencangkan spesimen standar pada kepala uji geser. 5.
Tekan tombol “START” lalu biarkan sampai sampel pasir cetak yang di uji runtuh, maka motor mesin akan mundur kembali ke nol secara otomatis.
6. Dicatat hasil yang diperlihatkan pada pembacaan magnetik yaitu pembacaan
pada skala “DRY SHEAR” dibagian bawah mesin.
Universitas Sumatera Utara
3.5. Diagram Alir Penelitian
3.5.1 Karakteristik Pasir Silika
Pasir Silika
Pengujian Kadar air Moisture
Pengujian Distribusi besar
butir pasir G.N Pengujian
Kadar abu LOI Pengujian Kadar
lempung Clay
Hasil Ditimbang
sebanyak 200 g pasir silika
dalam cawan Dimasukkan
dalam oven pada
temperatur 250
C Didiamkan
hingga pasir kering selama
± 1 jam Ditimbang
berat pasir didalam neraca
analitis Ditimbang
sebanyak 50 g pasir silika
dalam cawan Dicuci diaduk
dengan mixer sampai bersih
dengan menggunakan
air Dimasukkan
dalam oven pada temperatur
250 C
Didiamkan hingga pasir
kering selama ± 1 jam
Ditimbang berat pasir didalam
neraca analitis Ditimbang
sebanyak 30 g pasir silika
dalam cawan Dimasukkan
dalam furnace pada temperatur
850 C
Didiamkan selama
30 menit Ditimbang berat
pasir didalam neraca analitis
Hasil Ditimbang
sebanyak 100 g pasir silika
Dimasukkan dalam alat
Vibrator Screen Tester Ro-Tap
Dinyalakan Ro- Tap selama 10
menit Ditimbang berat
pasir didalam neraca analitis
per sieve Hasil
Hasil
Universitas Sumatera Utara
3.5.2 Pembuatan Pasir Cetak
Dimasukkan pasir silika kedalam wadah Ditambahkan katalis metil ester dan resin phenol
Dimixer sampai merata
Dituang kedalam cetakan stainless Dipress dengan alat kempa sebanyak 3 kali
Didiamkan selama 1 jam Dikeluarkan dari cetakan
Dikarakterisasi
Catatan : Komposisi resin phenol dan katalis metal ester sudah ditentukan, perlakuan yang sama juga dilakukan untuk resin poliester dengan komposisi yang telah
ditentukan didiamkan selama 5 jam lalu dikeluarkan dari cetakan untuk poliester. Pembuatan Pasir Cetak
Campuran resin phenol – pasir silika
Pasir cetak
Uji permeabilitas Uji kuat geser
Hasil Hasil
Universitas Sumatera Utara
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil
4.1.1. Data uji Fisis Pasir Silika
Hasil penelitian dari uji fisis sampel pasir silika ditunjukkan pada tabel dibawah ini:
Tabel 4.1 Data hasil pengujian sifat fisis pasir silika Uji
Kadar air moisture
Kadar lempung clay
Kadar abu loi
Distribusi besar butir
Nilai
4 0,4
0,5 48,02
4.1.2. Data Uji Permeabilitas dan Uji kuat geser shear Strength
Hasil penelitian dari uji permeabilitas dan uji kuat ditunjukkan pada tabel dibawah ini:
Tabel 4.2 Data hasil pengujian permeabilitas dan kuat geser pasir cetak campuran resin phenol
– pasir silika.
Sampel Berat
Pasir gram
Berat resin phenol
Berat katalis Permeabilitas
Shear strength
Psi gram
gram 1
150 1,6
2,4 23
0,55 12
4
2
150 1,7
2,55 23
0,59 14
4,5
3
150 1,8
2,7 23
0,62 14
6,5
4 150
1,9 2,85
23 0,66
15 6,5
5 150
2,0 3,0
23 0,69
15 8
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.3 Data hasil pengujian permeabilitas dan kuat geser pasir cetak campuran resin poliester
– pasir silika.
Sampel Berat Pasir
gram Berat resin
poliester : katalis Permeabilitas
Shear strength
Psi gram
1
150 3:1
4,5:2,5 10
2,5
2
150 4:2
6:3 10
2,5
3 150
5:2,5 7,5:3,75
9,5 4,0
4 150
6:3 9:4,5
8 7,5
5
150 7:3,5
10,5:5,25 7
12
Dari data hasil pengukuran uji permeabilitas dan kuat geser diatas dapat juga dilihat dari gambar grafik berikut untuk mempermudah dalam analisa.
Gambar 4.1. Grafik shear strength Psi antara campuran resin phenol dengan pasir silika.
1 2
3 4
5 6
7 8
9
1.6 1.7
1.8 1.9
2
Grafik shear strength Psi Resin Phenol
Kosentrasi resin phenol S
h e
a r
s tr
e n
g th
P si
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2. Grafik permeabilitas m
2
antara campuran resin phenol dengan pasir silika.
Gambar 4.3. Grafik shear strength Psi antara campuran resin poliester dengan pasir silika.
2 4
6 8
10 12
14 16
1.6 1.7
1.8 1.9
2
Grafik Permeabilitas m
2
Resin Phenol
Kosentrasi resin phenol P
e r
m e
a b
il ita
s m
2
2 4
6 8
10 12
14
3;1 4;2
5;2.5 6;3
7;3.5
Grafik shear strength Psi Resin Poliester
Kosentrasi resin Poliester S
h e
a r
s tr
e n
g th
P si
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.4. Grafik permeabilitas m
2
antara campuran resin poliester dengan pasir silika.
4.2. Pembahasan 4.2.1. Analisa Uji Permeabilitas
Hasil pengukuran permeabilitas dari pasir cetak yang ditunjukkan pada tabel 4.2 terlihat bahwa dengan meningkatnya kosentrasi resin yang digunakan cenderung
meningkatkan nilai permeabilitas pasir cetak. Pada gambar 4.2 terlihat dengan jelas grafik meningkatnya nilai permeabilitas dengan bertambahnya kosentasi resin yang
digunakan. Berbeda dengan nilai permeabilitas yang ditunjukkan pada tabel 4.3 terlihat bahwa dengan meningkatnya kosentrasi resin yang digunakan cenderung
menurunkan nilai permeabilitas pasir cetak. Pada gambar 4.4 terlihat dengan jelas grafik menurunnya nilai permeabilitas dengan bertambahnya kosentasi resin yang
digunakan. Dari hasil pengukuran permeabilitas kedua resin menunjukkan hasil yang sangat berbeda, bahkan berbanding terbalik, untuk resin phenol dengan kosentrasi
resin yang digunakan bertambah maka bertambah pula nilai permeabilitasnya, sedangkan untuk resin poliester adalah sebaliknya bertambahnya kosentrasi resin
poliester yang digunakan senakin menurunkan nilai permeabilitas pasir cetak tersebut.
2 4
6 8
10 12
3;1 4;2
5;2.5 6;3
7;3.5
Grafik Permeabilitas m
2
Resin Poliester
Kosentrasi resin Poliester P
e r
m e
a b
il ita
s m
2
Universitas Sumatera Utara
4.2.2. Analisa Uji Kuat Geser Shear Strength
Telah dilakukan pengujian sifat mekanik yaitu uji kuat geser terhadap semua variasi sampel dalam penelitian ini. Dari data yang diperoleh pada tabel 4.2 yang diteruskan
dalam bentuk grafik pada gambar 4.1 terlihat bahwa adanya kenaikan nilai kuat geser shear strength dengan bertambahnya kosentrasi resin yang digunakan. Pada
kosentrasi awal resin yang digunakan 1,6 dari berat sampel, diperoleh hasil pengukuran kuat geser shear strength yaitu 4 Psi. Dan pada kosentrasi resin yang
digunakan 1.8 dari berat sampel diperoleh hasil pengukuran kuat geser shear strength yaitu 6,5 Psi.
Hasil pengukuran kuat geser yang ditunjukkan pada tabel 4.3 yang diteruskan dalam bentuk grafik pada gambar 4.3 terlihat bahwa adanya kenaikan nilai kuat geser
shear strength dengan bertambahnya kosentrasi resin yang digunakan. Pada kosentrasi awal resin yang digunakan 3:1, diperoleh hasil pengukuran kuat geser
shear strength yaitu 2,5 Psi. Dan pada kosentrasi resin yang digunakan 6:3 diperoleh hasil pengukuran kuat geser shear strength yaitu 7,5 Psi. Ini menujukkan
bahwa semakin bertambahnya kosentrasi resin yang digunakan maka kekuatan geser shear strength yang diperoleh juga memenuhi persyaratan standar AFS atau PT.
Growth Asia Foundry Medan Sumatera Utara yaitu untuk resin phenol berada pada kisaran kosentrasi 1,8-2, sedangkan untuk resin poliester berada kisaran 6:3
yaitu 7,5 Psi.
Universitas Sumatera Utara
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
1. Dari penelitian yang telah dilakukan, didapat kesimpulan sebagai berikut:
a. Dari hasil analisa permeabilitas, menunjukkan bahwa permeabilitas kedua
resin masih memenuhi syarat standar PT. Growth Asia Foundry yaitu pada resin phenol memiliki nilai permeabilitas dari 12 m
2
hingga 15 m
2
, sedangkan pada resin poliester memiliki nilai permeabilitas dari 10 m
2
hingga 7 m
2
. b.
Dari hasil analisa kuat geser shear strength, menunujukkan bahwa nilai kuat geser shear strength menggunakan resin phenol memenuhi syarat standar PT.
Growth Asia Foundry pada kosentrasi 1,8, 1,9 dan 2 yaitu 6,5 Psi, 6,5 Psi dan 8 Psi. Sedangkan nilai kuat geser shear strength menggunakan resin
poliester pada kosentrasi 6:3, 7:3,5 yaitu 7,5 Psi dan 12 Psi. c.
Dari Analisa permeabilitas dan kuat geser shear strength, rein phenol masih lebih baik karena menggunakan kosentrasi mulai dari 1,8 hingga 2 sudah
memenuhi standar PT. Growth Asia Foundry, namun resin poliester bisa menjadi solusi alternatif untuk pembuatan pasir cetak.
2. Dari hasil analisa kadar air Moisture, kadar lempung Clay, kadar abu Loi dan
distribusi besar butir pasir G.N yaitu 4, 0,40, 0,50 dan 48,02 masih memenuhi persyaratan standar AFS American Foundry society atau PT. Growth
Asia Foundry Medan-Sumatera Utara. Hasil kemurnian silika dari pasir silika silika asal desa Tanjung Pasir kecamatan Pangkalan Susu kabupaten Langkat,
Medan-Sumatera Utara. yaitu 97,94 dapat sebagai bahan baku dalam pembuatan pasir cetak.
5.2. Saran
Kategori