PENGARUH CAMPURAN ABU SEKAM DAN BENTONIT PADA PASIR CETAK TERHADAP PERMEABILITAS DAN KEKUATAN TEKAN PASIR

PENGARUH CAMPURAN ABU SEKAM DAN BENTONIT PADA PASIR CETAK TERHADAP PERMEABILITAS DAN KEKUATAN TEKAN PASIR

Oleh

AGUNG TRI KURNIA FASA

Campuran abu sekam padi dan bahan pengikat bentonit akan mempengaruhi kemampuan alir gas (permeabilitas) dan kekuatan tekan. Tujuan penelitian ini adalah ingin membuktikan bahwa dengan merubah variasi campuran abu sekam padi sebesar 8%, 10%, 12% dan 14% pada campuran cetakan pasir dapat mempengaruhi perbedaan kemampuan alir gas (permeabilitas) dan kekuatan tekan, dengan menggunakan bahan pasir campuran (pasir kali 90% dan silica 10%). Serta untuk mengetahui campuran kadar abu sekam padi pada masing-masing sampel penelitian yang menyebabkan permeabilitas dan kekutan tekan dapat optimal.

Data diperoleh dengan cara mengukur besarnya kemampuan alir gas (permeabilitas) dengan alat Permeability Meter, untuk kekuatan tekan diukur dengan Universal Strenght Machine. Faktor lain yang kemungkinan mempengaruhi hasil pengukuran bisa dikontrol atau dikendalikan. Metode penelitian ini menggunakan desain eksperimen acak sempurna.

Kesimpulan yang didapat menunjukan bahwa ada perbedaan antara variasi campuran abu sekam dan bentonit pada cetakan pasir terhadap kemampuan alir gas (permeabilitas) dan kekuatan tekan.

Campuran kadar abu sekam padi pada cetakan pasir dengan pengikat bentonit yang paling optimal pada masing-masing sampel penelitian adalah pada campuran abu sekam padi 10% menghasilkan permeabilitas 41.52 cm3/menit. Kemudian abu sekam padi 10% dan bentonit 10% menghasilkan kekuatan tekan 42.07 kN/cm2. Implikasi dari hasil penelitian ini adalah bagi industri pengecoran logam menggunakan cetakan pasir dengan pasir campuran agar pencampuran kadar abu sekam sebesar 10% pada cetakan yang digunakan.

EFFECT OF MIXED RICE HUSK ASH AND BENTONITE IN SAND CASTING TO PERMEABILITY AND SAND COMPRESSIVE STRENGTH

By

AGUNG TRI KURNIA FASA

Mixed level of Rice Husk Ash and bentonite will affect the ability of gas flow (permeability) and sand compressive strength. The purpose of this study is to prove that by changing the mix variation of Rice Husk Ash content of 8%, 10%, 12% and 14%, the sand mold can cause the different of ability of gas flow (permeability) and sand compressive strength, using a mixture of of sand material (times 90% and 10% silica). And to find a mixture of Rice Husk Ash levels in each sample that causes the permeability and compressive strength can be optimized.

Data obtained by measuring the amount of gas flow capacity (permeability) with permeability meter tool, for the compressive strength was measured with universal strength machine. Anathor factor that may be affect the measurement results are by controlled or to be controlled. This research method uses a perfect random experiment design.

The conclusions shows there are a different between the variations of Rice Husk Ash and Bentonite in sand molds to gas flow capacity (permeability) and Compressive Strength.

Mixed Rice Husk Ash level in sand mold with bentonite binder, the most optimal in each sample is in the mix Rice Husk Ash levels at 10% yield 41.52 cm3/min of permeability. Then Rice Husk Ash at 10% and bentonite at 10% yield 42.07 kN/cm2 of compressive strength. The implications of this research is for the metal casting industry that uses sand mold with a sand mixture for mixing Rice Husk Ash at 10% in the mold used.

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Perkembangan teknologi zaman sekarang berkembang sangat cepat dan pesat, yang kemudian mempengaruhi meningkatnya kebutuhan proses produksi yang sebagian besar menggunakan besi dan baja yang menempati urutan pertama dan penggunaan aluminium menempati urutan kedua. Kebanyakan dari penggunaan besi dan baja telah melalui proses produksi awal sebelumnya, diantaranya adalah proses pemesinan melalui proses pengecoran salah satunya.

Pengecoran logam merupakan salah satu ilmu pengetahuan tertua yang dipelajari oleh umat manusia. Walaupun telah berumur sangat tua, ilmu pengecoran logam terus berkembang dengan pesatnya. Berbagai macam metode pengecoran logam telah ditemukan dan terus disempurnakan, diantaranya adalah centrifugal casting, investment casting, dan sand casting serta masih banyak lagi metode-metode lainnya. Dalam memahami ilmu pengecoran logam tidaklah cukup hanya dengan mengerti teori pengecoran logam semata, karena ilmu pengecoran logam ini menuntut pula pemahaman dalam penerapannya baik melalui eksperimen maupun praktikum.

Dengan meningkatnya penggunaan material maka kualitas suatu produk cor harus sangat diperhatikan. Kualitas sangat dipengaruhi oleh metode pengecoran yang dipilih. Satu dari sekian banyak metode pengecoran yang paling sering digunakan adalah pengecoran cetakan pasir (sand casting). Sebuah casting pasir atau pasir cetak casting adalah bagian cor dihasilkan dengan membentuk sebuah cetakan dengan bantuan model atau pola ditekan menjadi pasir campuran dan kemudian pola dilepas, setelah itu cairan logam cair dituang ke dalam rongga dalam cetakan. Cetakan tersebut kemudian didinginkan sampai logam telah mengeras. Pada tahap terakhir, coran dipisahkan dari cetakan.

Banyak faktor yang mempengaruhi kualitas hasil pengecoran cetakan pasir, diantaranya adalah komposisi cetakan pasir. Komposisi utama cetakan pasir terdiri dari pasir cetak (silika), bentonit, dan air sebagai pelarut. Selain itu, cetakan pasir dapat ditambahkan bahan aditif lain, misalnya dextrin, gula tetes (molasses), water glass (sodium silikat), dan abu sekam padi untuk meningkatkan kualitas cetakan pasir. Sekam padi digunakan untuk meningkatkan penggunaan ulang cetakan pasir. Untuk meningkatkan kualitas cetakan pasir tersebut salah satu caranya yaitu dilakukan pengujian kekerasan dan kekuatan tekan dan uji permeabilitas untuk meningkatkan kualitas cetakan pasir tersebut.

Kualitas suatu produk cor sangat dipengaruhi oleh metode pengecoran yang dipilih. Satu dari sekian banyak metode pengecoran yang paling sering digunakan adalah pengecoran cetakan pasir (sand casting). Banyak faktor

yang mempengaruhi kualitas hasil pengecoran cetakan pasir, diantaranya adalah komposisi cetakan pasir. (Purbowo, 2004)

Potensi serat alam yang bersumber dari limbah pertanian dan perkebunan cukup melimpah meliputi limbah padi (sekam padi dan merang), limbah jagung (kelobot, janggel), limbah kelapa (serabut, pelepah, tempurung), limbah kayu (serbuk gergajian kayu), dan limbah sampah organik. Limbah pertanian padi pasca panen terdiri dari batang jerami, merang dan sekam. Sekam kulit padi sebagian besar dimanfaatkan untuk industri gerabah sebagai bahan campuran tanah liat dan atau bahan bakar, industri es dan bahan bakar rumah tangga. (Husin, 2002)

Dengan demikian secara langsung campuran kadar air pada pasir cetak dengan bahan pengikat bentonit akan mempengaruhi permeabilitas dan kekuatan tekan. Dengan campuran kadar air yang berbeda pada pasir cetak dengan bahan pengikat bentonit dan abu sekam akan juga berbeda permeabilitas dan kekuatan tekan. Hasil pengujian kemampuan alir gas (permeabilitas) dapat dilihat untuk permeabilitas optimal pada masing-masing campuran kadar air pada pasir cetak dengan bahan pengikat bentonit yaitu pada campuran kadar gula 12% dimana menghasilkan nilai permeabilitas sebesar 60.7 cm3/menit. Hasil pengujian kekuatan tekan dapat dilihat untuk kekuatan tekan optimal pada masing-masing campuran kadar air pada cetakan pasir dengan bahan pengikat bentonit yaitu pada campuran kadar gula 12% dimana menghasilkan nilai kekuatan tekan sebesar 59.2 kN/cm2. (Nugraha, 2011). Dalam penelitian ini, peneliti menggunakan variasi bentonit dan campuran tetes gula.

B. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan yang ingin dicapai adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan abu sekam sebagai pengganti tetes gula pada cetakan pasir dengan pengujian kekuatan tekan dan permeabilitas.

C. Batasan Masalah

Untuk lebih mengarahkan masalah yang akan dibahas, maka perlu adanya batasan-batasan masalah antara lain :

1. Rancangan pembuatan cetakan pasir dengan menggunakan tanah lempung, silika, abu sekam padi dan bahan pengikat bentonit.

2. Proses pembuatan cetakan pasir dengan penambahan abu sekam padi. 3. Kadar air yang digunakan adalah tetap untuk semua campuran, sebesar

4ml.

4. Pengujian yang meliputi uji kekuatan tekan dan permeabilitas.

D. Sistematika Penulisan

Laporan penelitian Tugas Akhir ini disusun dengan sistematika penulisan sebagai berikut :

I. PENDAHULUAN

Terdiri atas latar belakang, tujuan penulisan tugas akhir, batasan masalah dan sistematika penulisan.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini menguraikan tinjauan pustaka yang dijadikan sebagai landasan teori untuk mendukung penelitian ini.

III. METODOLOGI PENELITIAN

Berisikan metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini. IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Berisi hasil dan pembahasan dari penelitian tugas akhir. V. SIMPULAN DAN SARAN

Berisikan simpulan dari penelitian tugas akhir yang telah dilakukan dan saran-saran atas masalah yang dibahas.

DAFTAR PUSTAKA

Berisikan referensi yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini. LAMPIRAN

Terdiri sari data-data dan gambar yang mendukung atau hal-hal lain yang dianggap perlu.

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Pengertian Pengecoran

Pengecoran adalah membuat komponen dengan cara menuangkan bahan yang dicairkan ke dalam cetakan. Bahan disini dapat berupa metal maupun non-metal. Untuk mencairkan bahan diperlukan furnace (dapur kupola). Furnace adalah sebuah dapur atau tempat yang dilengkapi dengan heater (pemanas). Bahan padat dicairkan sampai suhu titik cair dan dapat ditambahkan campuran bahan seperti chrom, silikon, titanium, aluminium dan lain-lain supaya bahan menjadi lebih baik. Bahan yang sudah cair dapat dituangkan ke dalam cetakan.

Proses pembuatan secara umum proses pengecoran dilakukan melalui beberapa tahap mulai dari pembuatan cetakan, persiapan dan peleburan logam, penuangan logam cair ke dalam cetakan, pembersihan coran dan proses daur ulang pasir cetakan. Hasil pengecoran disebut dengan coran atau benda cor. Proses pengecoran bisa dibedakan atas 2 yaitu : proses pengecoran dan proses pencetakan. Proses pengecoran tidak menggunakan tekanan sewaktu mengisi rongga cetakan sedangkan proses pencetakan adalah logam cair ditekan agar mengisi rongga cetakan. Cetakan untuk kedua proses ini berbeda dimana proses pengecoran cetakan biasanya dibuat dari pasir sedangkan proses pencetakan, cetakannya dibuat dari logam.

Setelah logam cair memenuhi rongga dan kembali ke bentuk padat, selanjutnya cetakan disingkirkan dan hasil cor dapat digunakan untuk proses sekunder. Pasir hijau untuk pengecoran digunakan sekitar 75 percent dari 23 million tons coran yang diproduksi dalam USA setiap tahunnya.

Proses pengecoran sendiri dibedakan menjadi dua macam, yaitu traditional casting dan non-traditional/contemporary casting.

Teknik traditional terdiri atas : 1. Sand-Mold Casting

2. Dry-Sand Casting 3. Shell-Mold Casting 4. Full-Mold Casting 5. Cement-Mold Casting 6. Vacuum-Mold Casting

Sedangkan teknik non-traditional terbagi atas : 1. High-Pressure Die Casting

2. Permanent-Mold Casting 3. Centrifugal Casting 4. Plaster-Mold Casting 5. Investment Casting 6. Solid-Ceramic Casting

Perbedaan secara mendasar di antara keduanya adalah bahwa contemporary casting tidak bergantung pada pasir dalam pembuatan cetakannya. Perbedaan lainnya adalah bahwa contemporary casting biasanya digunakan untuk

menghasilkan produk dengan geometri yang kecil relatif dibandingkan bila menggunakan traditional casting.

Hasil coran non-traditional casting juga tidak memerlukan proses tambahan untuk penyelesaian permukaan. Jenis logam yang kebanyakan digunakan di dalam proses pengecoran adalah logam besi bersama-sama dengan aluminium, kuningan, perak, dan beberapa material non logam lainnya. (http://id.wikipedia.org/2010wiki/Pengecoran)

B. Macam-Macam Pengecoran 1.Permanent Mold Casting

Jenis pengecoran ini, cetakannnya dapat dipakai berulang kali (terbuat dari logam dan grafit). Pengecoran ini dikhususkan untuk pengecoran logam non ferro dan paduan.

(www.gudangmateri.com /…/dasar_{-pengecoran-dengan-ilmu-logam.html,2010)}

2.Centrifugal Casting

Menuangkan logam cair ke dalam cetakan yang berputar dan akibat gaya centrifugal logam cair akan termampatkan sehingga diperoleh benda kerja tanpa cacat. Pengecoran ini digunakan secara intensif untuk pengecoran plastik, keramik, beton dan semua logam.

(www.gudangmateri.com /…/dasar_{-pengecoran-dengan-ilmu-logam.html,2010)}

3. Investment Casting

Proses pengecoran dengan pola tertanam dalam rangka cetak, kemudian pola dihilangkan dengan cara pemanasan sehingga diperoleh rongga cetak. Pola

biasanya terbuat dari lilin, plastik atau material yang mudah meleleh. Pengecoran ini sering juga disebut wax lost casting. Proses yang termasuk juga Investment Casting adalah full mold process atau lost foam process. Bahan Pattern biasanyaExpanded Polystyrene.

(www.gudangmateri.com /…/dasar_{-pengecoran-dengan-ilmu-logam.html,2010)}

4. Die Casting

Proses ini mempergunakan tekanan dalam memasukkan logam cair ke dalam rongga cetakan dan dengan dibawah tekanan dibiarkan membeku.Die Casting umumnya untuk logam non Ferro dan paduan. Die casting biasanya terbuat dari baja yang dikeraskan.

(www.gudangmateri.com /…/dasar_{-pengecoran-dengan-ilmu-logam.html,2010)}

5. Hot Chamber Die Casting

Pada proses ini, tungku pencair logam jadi satu dengan mesin cetak dan silinder injeksi terendam dalam logam cair. Silinder injeksi digerakkan secara pneumatik atau hidrolik. Pada mesin ini mempunyai komponen utama : silinder plunger, leher angsa (goose neck) dan nozzle. Logam cair ditekan ke dalam rongga cetakan dengan tekanan tetap dipertahankan selama pembekuan terjadi. Leher angsa yang terendam logam cair sewaktu plunger pada kedudukan teratas. Kemudian logam cair diinjeksikan ke rongga cetakan dengan amat cepat.

6. Cold Chamber Die Casting

Pada mesin cetak ini, tungkunya terpisah dari mesinnya. Mesin membutuhkan tekanan yang lebih besar untuk menutup cetakan dan pengisian rongga cetakan. Cara kerja mesin ini, dimulai dari pencairan logam cair kemudian dituangkan ke dalam plunger yang berdekatan dengan cetakan, baru dilakukan penekanan secara hidrolis . Proses ini biasanya cocok untuk logam-logam yang memiliki temperatur leleh tinggi, misalnya aluminium dan magnesium. (www.gudangmateri.com /…/dasar_{-pengecoran-dengan-ilmu-logam.html,2010)}

7. Injection Molding

Perbedaan dengan Die Casting adalah cara material diumpankan dan masuk ke rongga cetakan.Injection molding dikhususkan untuk material non logam, gelas, plastik dan karet. Butiran plastik dimasukkan dalam hopper kemudian feed screw butiran plastik dipanaskan oleh elemen pemanas kemudian pada waktu sampai di nozzle sudah berupa cairan plastik dan cairan plastik ditekan masuk ke rongga cetakan. Die padainjection castingdilengkapi dengan sistem pendingin untuk membentu proses pembekuan (solidifikasi).

(www.gudangmateri.com /…/dasar_{-pengecoran-dengan-ilmu-logam.html,2010)}

8. Blow Molding

Proses ini digunakan untuk produk plastik, gelas dan karet, seperti botol plastik, gelas minuman, nipple karet, gelas kendi, dsb. Proses ini diawali dengan pembuatan parison (gumpalan cair dalam bentuk penampang pipa) dan dimasukkan ke mesin cetak tiup. Kemudian udara ditiup masuk melalui lubang penampang pipa, karena desakan udara maka gumpalan tadi akan

menyesuaikan dengan bentuk cetakan dan dibiarkan sampai menjadi padat. (www.gudangmateri.com /…/dasar_{-pengecoran-dengan-ilmu-logam.html,2010)}

C. Teknik Pengecoran Logam

Proses Pengecoran (Casting) adalah 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.

Sebuah casting pasir atau pasir cetak adalah bagian cor dihasilkan dengan membentuk sebuah cetakan dengan bantuan model atau pola ditekan menjadi pasir campuran dan kemudian dihapus, setelah yang cair logam cair dituang ke dalam rongga dalam cetakan. Cetakan tersebut kemudian didinginkan sampai logam telah memperkuat. Pada tahap terakhir, coran dipisahkan dari cetakan. Ada enam langkah dalam proses ini:

1. Tempatkan pola dalam pasir untuk membuat cetakan. 2. Menggabungkan pola dan pasir dalam suatu sistem gating. 3. Hapus pola.

4. Isi rongga cetakan dengan logam cair. 5. Biarkan logam dingin.

6. Melepaskan diri cetakan pasir dan menghapus coran.

Ada 4 faktor yang berpengaruh atau merupakan ciri dari proses pengecoran, yaitu :

2. Terjadi perpindahan panas selama pembekuan dan pendinginan dari logam dalam cetakan

3. Pengaruh material cetakan

4. Pembekuan logam dari kondisi cair.

Klasifikasi pengecoran berdasarkan umur dari cetakan, ada pengecoran dengan sekali pakai (expendable Mold) dan ada pengecoran dengan cetakan permanent (permanent Mold). Cetakan pasir termasuk dalam expendable mold.

Terminologi Pengecoran dengan Cetakan Pasir Secara umum cetakan harus memiliki bagian-bagian utama sebagai berikut :

1. Cavity (rongga cetakan), merupakan ruangan tempat logam cair yang dituangkan ke dalam cetakan.

2. Core(inti), fungsinya adalah membuat rongga pada benda coran.

3. Gating sistem (sistem saluran masuk), merupakan saluran masuk ke rongga cetakan dari saluran turun.

4. Sprue (Saluran turun), merupakan saluran masuk dari luar dengan posisi vertikal.

5. Pouring basin, merupakan lekukan pada cetakan yang fungsi utamanya adalah untuk mengurangi kecepatan logam cair masuk langsung dari cetakan kesprue.

6. Raiser (penambah), merupakan cadangan logam cair yang berguna dalam mengisi kembali rongga cetakan bila terjadi penyusutan akibat solidifikasi. industri kecil.

(edizenni.blogspot.com/2009/.../teknik-pengecoran-logam.html,2009)

D. CETAKAN PASIR 1. Pasir

Kebanyakan pasir yang digunakan dalam pengecoran adalah pasir silika. Pasir merupakan produk dari hancurnya batu-batuan dalam jangka waktu lama. Alasan pemakaian pasir sebagai bahan cetakan adalah karena murah dan ketahanannya terhadap temperatur tinggi.

Sebagian besar operasi pengecoran cetakan pasir menggunakan pasir silica. Sebuah keuntunga besar dari pasir diaplikasi manufaktur adalah bahwa pasir adalah murah. Keuntungan lain dari pasir untuk memproduksi produk dengan metal castingproses adalah pasir yang sangat tahan terhadap suhu yang tinggi. Dalam kenyataanya pasir cetak adalah salah satu dari beberapa proses yang dapat digunakan untuk logam dengan suhu lebur tinggi seperti baja, nikel, dan titanium. Pasir biasanya digunakan untuk pembuatan cetakan untuk proses pengecoran yang diselenggarakan bersama oleh campuran air dan tanah liat.

Ada dua jenis pasir yang umum digunakan yaitu naturally bonded (banks sands) dan synthetic (lake sands). Pasir cetak memerlukan sifat-sifat yang harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :

a. Mempunyai sifat mampu dibentuk sehingga mudah dalam pembuatan cetakan dengan kekuatan yang cocok. Cetakan yang dihasilkan harus kuat tidak rusak karena dipindah-pindah dan dapat menahan logam

cair waktu dituang ke dalamnya. Karena itu kekuatannya pada temperatur kamar dan kekuatan panasnya sangat diperlukan.

b. Permeabilitas yang cocok. Dikhawatirkan bahwa hasil coran mempunyai cacat seperti rongga penyusutan, gelembung gas atau kekasaran permukaan, kecuali jika udara atau gas yang terjadi dalam cetakan waktu penuangan disalurkan melalui rongga-rongga diantara butir-butir pasir keluar dari cetakan dengan kecepatan yang cocok. c. Distribusi butir besar yang cocok. Permukaan coran diperhalus kalau

coran dibuat dalam cetakan yang berbutir halus. Tetapi kalau butir pasir terlalu halus, gas dicegah keluar dan membuat cacat, yaitu gelembung udara. Distribusi besar butir harus cocok mengingat dua syarat tersebut diatas.

d. Tahan terhadap temperatur logam yang dituang. Temperatur penuangan yang bisa untuk bermacam-macam coran dapat dilihat pada tabel dibawah. Butir pasir dan pengikat harus mempunyai derajat tahan api tertentu terhadap temperatur tinggi, kalau logam cair dengan temperatur tinggi ini dituang ke dalam cetakan.

e. 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 mungkin menghasilkan gas atau larut dalam logam adalah tidak dikehendaki.

f. Mampu dipakai lagi. Pasir harus dapat dipakai berulang-ulang. g. Pasir harus murah.

Tabel 1. Temperatur Penuangan Untuk Berbagai Coran

Macam Coran Temperatur Penuangan(oC)

Paduan ringan 650-750

Brons 1100-1250

Kuningan 950-1100

Besi cor 1250-1450

Baja cor 1500-1550

Sumber : Surdia, 2000

2. Macam-macam Pasir Cetak

Pasir cetak yang lazim adalah pasir gunung, pasir pantai, pasir sungai, dan pasir silika yang disediakan alam. Beberapa dari mereka dipakai begitu saja dan yang lain dipakai setelah dipecah menjadi butir-butir dengan ukuran yang cocok. Kalau pasir mempunyai kadar lempung yang cocok dan bersifat adhesi, mereka dipakai begitu saja sedangkan bila sifat adhesinya kurang, maka perlu ditambahkan lempung. Kadang-kadang berbagai pengikat dibutuhkan juga disamping lempung. (Surdia, 2000)

Pasir gunung umumnya digali dilapisan tua. Pasir gunung mengandung lempung dan kebanyakan dapat dipakai setelah dicampur air. Pasir dengan kadar lempung 10 sampai 20% dapat di pakai begitu saja. Pasir dengan kadar lempung kurang dari itu mempunyai adhesi yang lemah dan baru dapat dipakai setelah ditambahkan prosentase lempung secukupnya. Pasir pantai diambil dari pantai dan pasir kali diambil dari kali. Pasir silika dalam beberapa hal didapat dari gunung dalam keadaan alamiah atau bisa juga dengan jalan memecah kwarsit. Semuanya mempunyai bagian utama SiO2, dan terkandung kotoran seperti mika atau felspar. Pasir pantai dan pasir kali terutama berisi kotoran seperti ikatan organik yang banyak. Kotoran ini

sangat tidak diinginkan. Pasir silika alam dan pasir silika buatan dari kwarsit yang dipecah berisi sedikit kotoran. Terutama yang terakhir ini mempunyai sedikit kotoran dan jumlah SiO2lebih dari 95%. Pasir pantai, pasir kali, pasir silika alam dan pasir silika buatan tidak melekat dengan sendirinya, oleh karena itu dibutuhkan pengikat untuk mengikat butir-butirnya satu sama lain dan baru dipakai setelah pencampuran.

Ada tiga jenis cetakan pasir yaitu green sand, cold-box dan no-bake mold. Cetakan yang banyak digunakan dan paling murah adalah jenis green sand mold (cetakan pasir basah). Kata “basah” dalam cetakan pasir basah berarti pasir cetak itu masih cukup mengandung air atau lembab ketika logam cair dituangkan ke cetakan itu. Istilah lain dalam cetakan pasir basah adalah skin dried.

Cetakan ini sebelum dituangkan logam cair terlebih dahulu permukaan dalam cetakan dipanaskan atau dikeringkan. Karena itu kekuatan cetakan ini meningkat dan mampu untuk diterapkan pada pengecoran produk-produk yang besar dan yang perlu diperhatikan juga kadar air mempengaruhi sifat-sifat lainnya campuran seperti kekuatan dan permeabilitas Terlalu banyak air dapat menyebabkan gelembung uap akan terperangkap dalam metal casting tersebut.

Dalam cetakan kotak dingin (box-cold-mold), pasir dicampur dengan pengikat yang terbuat dari bahan organik dan in-organik dengan tujuan lebih meningkatkan kekuatan cetakan. Akurasi dimensi lebih baik dari cetakan

pasir basah dan sebagai konsekuensinya jenis cetakan ini lebih mahal. (Surdia, 2000 )

3. Pola

Pola merupakan gambaran dari bentuk produk yang akan dibuat. Pola dapat dibuat dari kayu, plastik/polimer atau logam. Pemilihan material pola tergantung pada bentuk dan ukuran produk cor, akurasi dimensi, jumlah produk cor dan jenis proses pengecoran yang digunakan.

Jenis-jenis pola : a. Pola Tunggal

Biasanya digunakan untuk bentuk produk yang sederhana dan jumlah produk sedikit.

b. Pola Terpisah

Terdiri dari buah pola yang terpisah sehingga akan diperoleh rongga cetak dari masing-mnasing pola.

c. Pola “terpasang jadi satu”

Jenis ini popular yang digunakan di industri. Jenis pola ini sering digunakan bersama-sama dengan mesin pembuatan cetakan dan dapat menghasilkan laju produksi yang tinggi untuk produk-produk kecil. d. Inti

Untuk produk cor yang memiliki lubang/rongga seperti pada blok mesin kendaraan atau katup-katup biasanya diperlukan inti. Seperti cetakan, inti harus kuat, permeabilitas baik, tahan panas dan tidak mudah hancur (tidak rapuh).

Operasi pengecoran dengan cetakan pasir melibatkan tahapan proses perancangan produk cor, pembuatan pola dan inti, pembuatan cetakan, penuangan logam cair dan pembongkaran produk cor.

(edizenni.blogspot.com/2009/.../teknik-pengecoran-logam.htm, 2009)

4. Susunan Pasir Cetak

Pasir cetak biasanya kumpulan dari butir-butir yang berukuran bermacam-macam. Tetapi kadang-kadang terdiri dari butir-butir tersaring yang mempunyai ukuran seragam. Besar butir yang diinginkan adalah sedemikian rupa sehingga dua pertiga dari butir-butir pasir mempunyai ukuran dari tiga bentuk yang berurutan, dan sisanya dari ukuran bentuk-bentuk berikutnya. Jadi lebih baik tidak mempunyai besar butir yang seragam.

Jenis butir pasir bulat baik untuk pasir cetak, karena memerlukan jumlah pengikat yang lebih sedikit untuk mendapatkan kekuatan dan permeabilitas tertentu, serta mampu alir gasnya baik sekali. Pasir berbutir kristal kurang baik untuk pasir cetak, sebab akan pecah menjadi butir-butir kecil pada pencampuran serta memberikan ketahanan api dan permeabilitas yang buruk pada cetakan, dan selanjutnya membutuhkan pengikat dalam jumlah banyak.

Inti cetakan sering dibuat dari pasir yang dibubuhi minyak nabati pengering 1.5-3.0 % seperti minyak biji rami (linseed oil), minyak kedele, atau minyak biji kol dan dipanggang pada temperatur 200 sampai 250oC. Mereka disebut inti pasir minyak. Mereka tidak menyerap air dan mudah hancur waktu pembongkaran. Tetapi pasir dengan hanya dibubuhi minyak saja kekuatannya pada temperatur tinggi tidak memadai, sehingga perlu ditambahkan bentonit

dan kanji supaya mudah dibentuk dan diolah meskipun pada temperatur kamar.

Tanah lempung terdiri dari kaolinit, ilit dan monmorilonit juga kwarsa, felspar, mika dan kotoran lainya. Kalau ditambahkan air maka menjadi lekat dan jika lebih banyak air akan menjadi seperti pasta. Kalau lempung kehilangan kadar airnya sifat lekatnya menjadi berkurang. Ukuran dari butir-butir tanah lempung adalah sekitar 0,005 mm sampai 0,02 mm. Untuk coran yang besar dan cetakan pasir kering, dipakai pasir silika yang telah dicampur dengan tanah lempung yang mempunyai derajat tahan api tinggi. Kadang-kadang dibutuhkan bentonit, yaitu satu jenis dari tanah lempung. Bentonit terdiri dari butir halus dari 10 sampai 0,01 µ yang fasa penyusun utamanya ialah monmorilonit (Al2O3.4SiO2.H2O). keplastisan terjadi karena penggelembungan dengan menambahkan air.

Untuk tambahan khusus pada cetakan pasir berupa bubuk arang, gula tetes, tepung terigu, jelaga kokas, atau tepung grafit dibubuhkan sekitar 1% kepada pasir cetak agar permukaan coran menjadi halus, pembongkaran mudah, pemakaian ulang dan dalam beberapa hal mencegah permukaan kasar. Kelebihan tambahan khusus, menyebabkan cacat karena gas yang terperangkap. Karena itu penting untuk menggunakannya dalam jumlah yang cocok.

Bentuk butir pasir dari pasir setak digolongkan menjadi beberapa jenis yang ditunjukan dalam gambar 1, yaitu pasir bundar, pasir sebagian bersudut, pasir bersudut, dan pasir Kristal.

Gambar 1. Jenis-Jenis Pasir

5. Sifat-sifat Pasir Cetak

Pasir cetak dengan tanah lempung atau bentonit sebagai pengikat menunjukan berbagai sifat sesuai dengan kadar air. Karena itu kadar air adalah faktor yang sangat penting untuk pasir cetak, sehingga pengaturan kadar air adalah hal sangat penting dalam pengaturan pasir cetak. Gambar 2 menunjukan hubungan antara kadar air dan berbagai sifat pasir dengan pengikat tanah lempung. Karena kadar tanah lempung dibuat tetap dan kadar air ditambah, maka kekuatan berangsur-angsur bertambah sampai titik maksimum dan seterusnya menurun. Kecenderungan serupa timbul kalau kadar air dibuat tetap dan kadar lempung ditambah.

Titik maksimum dari kekuatan dan permeabilitas adalah keadaan dimana butir-butir pasir dikelilingi oleh ketebalan tertentu dari campuran lempung dan air. Dengan kelebihan kadar air, kekuatan dan permeabilitas akan menurun karena ruangan antara butir-butir pasir ditempati oleh lempung yang berlebihan air. Selanjutnya tanah lempung yang berbutir menempati ruangan antara butir-butir pasir menurunkan permeabilitas.

Gambar 2. Pengaruh kadar air dan kadar lempung pada pasir diikat lempung.

Gambar 3. Pengaruh air dan bentonit pada pasir diikat bentonit

Kadar air yang membuat kekuatan maksimum dan yang membuat permeabilitas maksimum pada umumnya tidak sama. Gambar 3 menunjukan hubungan antara kadar air, kekuatan dan permeabilitas dari pasir dan pengikat bentonit. Kalau kadar air bertambah, kekuatan dan permeabilitas naik sampai titik maksimum dan menurun kalau kadar air bertambah terus seperti ditunjukan pada gambar. Untuk pasir dengan pengikat bentonit, kadar air

yang menyebabkan kekuatan basah maksimum dan yang menyebabkan permeabilitas maksimum sangat berdekatan satu sama lain.

Penambahan sifat penguatan oleh udara. Sifat-sifat cetakan yang berubah selama antara pembuatan cetakan dan penuangan disebut sifat penguatan oleh udara. Umumnya hal itu disebabkan oleh pergerakan air dalam cetakan dan penguapan air dari permukaan cetakan. Hal terakhir dengan meninggikan kekerasan permukaan cetakan. Derajat kenaikan kekerasan tergantung pada sifat campuran pasir, derajat pemadatan atau keadaan sekeliling cetakan (temperatur udara luar, kelembaban, dan seterusnya).

Pada sifat-sifat panas cetakan mengalami temperatur tinggi dan tekanan tinggi dari logam cair pada waktu penuangan. Sehingga kekuatan panas, pemuaian panas, dan sebagainya harus diketahui sebelumnya. Satu balok pasir cetak pada suatu keadaan permukaan memuai cepat dan selanjutnya perlahan-lahan mencapai harga maksimum seperti diperlihatkan dalam gambar 4. Volume maksimum ini menjadi lebih besar kalau temperatur lebih tinggi. Pasir dengan butir-butir halus membutuhkan waktu lebih lama untuk mencapai volume maksimum.

Pemuaian panas berubah sesuai dengan jenis pasir cetak seperti ditunjukan dalam gambar 5. Pasir pantai dan pasir gunung mempunyai pemuaian panas yang lebih kecil dibanding dengan pasir silika, sedangkan pasir sirkon mempunyai pemuaian panas yang lebih kecil. Pemuaian panas bertambah sebanding dengan kadar air dari pasir dan menurun kalau kadar yang dapat terbakar bertambah.

Gambar 4. Kuva pemuaian panas dari pasir pada temperatur tetap

Gambar 5. Pemuaian panas dari macam pasir

Cetakan harus tahan terhadap tekanan aliran logam cair dalam keadaan panas. Kekuatan ini berubah menurut keadaan dan kira-kira setinggi-tingginya hanya 30 Kgf/cm2 untuk besi cor dan baja cor. Sebenarnya diinginkan harga yang lebih besar dari harga tersebut bagi coran yang besar dan coran pasir kering. Kekuatan panas berubah-ubah sesuai dengan pasir cetak yang dipengaruhi

oleh adanya kadar tanah lempung, distribusi besar butir dan berat jenis pada gambar 6. Kalau kadar tanah lempung dibuat tetap, kekuatan ikat bertambah apabila besar butir mengecil dan kekuatan pasir yang besar butirnya tidak seragam berkekuatan lebih tinggi dari pada pasir yang mempunyai besar butir seragam.

Pasir dengan besar butir tidak seragam dapat dipadatkan sehingga mempunyai berat jenis yang tinggi, mempunyai permukaan sentuh yang luas dengan butir-butir tetangganya dan mempunyai kekuatan panas yang tinggi.

Gambar 6. Kekuatan tekan panas dari Pasir Cetak

Pasir cetak yang cocok menunjukan perubahan bentuk yang lebih besar sampai ia patah, kalau gaya bekerja pada sebuah balok pasir dalam keadaan panas. Perubahan bentuk dapat disebut kemampuan absorpsi pemuaian panas pada penuangan logam cair ke dalam cetakan. Perubahan bentuk akan bertambah apabila besar butir mengecil dan kadar tanah lempung, tambahan khusus, dan kadar airnya bertambah gambar 7.

Salah satu hal lain yang terpenting adalah sifat-sifat sisa. Sifat-sifat cetakan yang dibutuhkan ketika coran diambil dari cetakan setelah penuangan disebut sifat sisa. Untuk pembongkaran diperlukan sifat yang mampu ambruk yang baik. Sifat mampu ambruk yang baik ialah cetakan dapat dengan mudah dapat rontok dan pasir cetak dengan mudah dapat disingkirkan dari permukaan coran. Hal yang perlu diperhatikan ialah pasir cetak dapat dipakai berulang kali, sehingga pengumpulan pasir setelah pembongkaran harus mudah. Pengaturan yang ketat dari kadar air dan pengikat diperlukan agar pasir cetak mempunyai sifat-sifat sisa yang baik. Pasir yang sifat ambruknya buruk dapat diperbaiki dengan membubuhkan bubuk arang atau kanji.

Gambar 8. Skema proses pengolahan pasir.

6. Perlengkapan Cetakan Pasir a. Penyangga

Penyangga dibuat dari logam yang dipergunakan menyangga inti. Bentuk dan ukuran penyangga harus sesuai untuk keadaan coran, dan bahannya

Pasir hitam Pembongkaran Pemisahan magnitis Pemecah bungkah Pendinginan Pengayakan

Penyimpanan pasir hitam

Pengaduk Pemberi udara Penyimpanan Pembuatan cetakan penuangan Penyimpanan lempung dan tambahan Lempung dan tambahan Penyimpanan pasir baru Pengayakan Pendinginan Pengeringan Pasir baru

sebaiknya sama dengan bahan coran. Bentuk penyangga umumnya lebih baik mempunyai permukaan yang luas karena mudah berfungsi dengan logam sekelilingnya.

Ada beberapa macam-macam penyangga. Ada bermacam-macam nama dan jenis serta bentuk dan ukuran penyangga. Jenis utama dari jenis penyangga dijelaskan pada gambar 9. Penyangga kepala ganda, adalah jenis yang paling lazim dipakai. Jenis ini mempunyai berbagai bentuk dan ukuran. Batang di antara kedua kepala bergulir agar mudah berfusi dengan logam. Kedua kepala mempunyai lubang-lubang kecil agar gas yang datang pada penuangan mudah keluar. Beberapa macam mempunyai kepala ganda yang jaraknya dapat diatur.

b. Mandrel

Mandrel adalah kerangka yang diletakkan dalam inti atau cetakan untuk mencegah patahnya inti. Penggunaan yang salah dari mandrel mempengaruhi efisiensi pembuatan cetakan dan operasi pembongkaran selanjutnya, menyebabkan coran.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam penentuan mandrel adalah :

1) Pertimbangan mengenai pemuaian panas dalam pengeringan dan penuangan

2) Pertimbangan mengenai penyusutan coran setalah penuangan. 3) Buatlah mandrel yang tahan akan penggunaan berulang-ulang. 4) Mereka harus memperkuat inti agar mampu menerima tekanan dari

Gambar 9. Berbagai Macam Penyangga

7. Mempersiapkan Pasir Cetak

Pasir cetak digunakan berkali-kali dengan tidak tergantung pada bahan logam cair, gambar diagram alir menunjukan bagaimana perputaran pasir dilakukan. Pasir cetak disiapkan menjadi keadaan dapat dipakai kembali dengan mencampurkan pasir baru dan pengikat baru setelah kotoran dibuang. Pekerjaan penting selama proses ini adalah pembuangan debu halus dan kotoran, pencampuran dan pendinginan pasir cetak.

Pasir cetak dipecah menjadi potongan-potongan dengan demikian debu halus akan bertambah. Karena gaya pengikat menjadi hilang, maka perlu ditambah pasir baru dan pengikat. Tanpa penambahan, kekuatan dan permeabilitasnya akan memburuk dan menyebabkan cacat seperti berkulit kasar. Pencampuran adalah langkah penting dalam pengolahan air. Tanah lempung, air dan bahan tambahan dibutuhkan pada pasir cetak, selanjutnya pengukuran yang tepat dari jumlah mereka dan pencampurannya sampai mendapat distribusi yang merata dari bahan tambahan itu sangatlah penting. Pencampuran yang tidak baik tidak memberikan kekuatan yang cukup pada pasir. Penggunaan

berulang kali dari pasir akan menaikkan temperaturnya, sehingga pendinginan jadi sangatlah perlu. Tanpa pendinginan, penguapan air bertambah kalau temperatur pasir melebihi 35-40oC, dan uap air mengembun pada permukaan pola selama pembuatan cetakan yang menyebabkan pembuangan pasir dari permukaan pola menjadi sulit. Kemudian cacat pada coran bertambah. Oleh karena itu pasir perlu didinginkan oleh alat pendingin.

Gambar 10. Penggilingan Pasir (rol berputar pada bidang tegak)

Gambar 11. Pemggilingan Pasir dengan Rol berputar Pada Bidang Datar

Gambar 10 menunjukan penggilingan pasir. Penggilingan pasir biasanya mempunyai dua rol, berputar dalam tangki yang mengaduk pasir bersama pengikat dan menekannya ke dasar atau ke samping tangki. Jenis yang utama

mempunyai dua rol yang menggelinding di pelat dasar dan berputar pada poros pusat. Jumlah putaran sekeliling poros pusat biasanya 40 sampai 60 putaran per menit, dan pengaduk pasir biasanya selama 5 sampai 10 menit dari permulaan sampai berakhir. Jenis lain mempunyai dua rol yang menggelinding dalam bidang mendatar dan mengaduk pasir dengan menekkannya ke pinggir tangki seperti diperlihatkan pad gambar 11 dalam hal ini putaran kira-kira 60-100 putaran per menit, dan hanya membutuhkan waktu 2 sampai 3 menit untuk mengaduk dari permulaan sampai akhir. Tetapi jenis pengadukan yang pertama adalah yang lebih disukai.

Pengaduk pasir mempunyai sebuah pemutar yang mempunyai beberapa baling-baling yang dipasang pada porosnya dan berputar sekeliling poros mendatar dalam saluran mendatar. Pasir dan pengikat diaduk didalamnya. Ada dua jenis, yaitu jenis bak dan kontinu. Hal penting dalam pemakaian mesin-mesin ini adalah menjaga jumlah yang telah ditentukan, menjaga waktu pengolahan dan membersihkannya setelah pemakaian.

Penyampur pasir dipakai untuk memecah bungkah-bungkah setelah pencampuran pasir dipakai untuk memecah bungkah-bungkah pasir setelah pencampuran. Seperti gambar 12 pasir cetak diisikan ke atas ban karet yang bergigi berbentuk sisir yang bergerak memecah pasir melalui satu sisi yang mempunyai celah-celah banyak dan kemudian melemparkannya. Pemberian udara dapat dilakukan, demikian juga penyisihan kotoran, kalau perlu. Kecepatan pengisian dari ban kira-kira 10m/detik dan jarak pelemparan pasir

biasanya 2 sampai 3m. pasir dari penggilingan pasir kadang-kadang diisikan ke pencampur pasir, dan biasanya pasir bekas diisikan langsung ke dalamnya.

Gambar 12. Penyampur pasir (kiri) dan Pengayak berputar (kanan)

Gambar 13. Pengayak bergetar

Dalam mendapatkan kembali pasir cetak, ayakan dipakai untuk menyisihkan kotoran dan butir-butir pasir yang sangat kasar. Ayakan ada dua jenis, jenis berputar (gambar 12) dan jenis bergetar (gambar 13). Jenis yang pertama berbentuk silinder atau segi enam atau piramid segi delapan. Pasir yang diisikan ke dalamnya berkurang karena pengayakan ketika berjalan dari jalan masuk ke jalan keluar, maka jalan keluar dibuat lebih kecil dari pada jalan masuk. Pada jenis segi banyak, pasir jatuh secara terputus-putus oleh perputaran, dan mereka berbenturan satu sama lain sehingga gumpalan-gumpalan serempak pecah.

Pasir bekas yang dibongkar dari rangka cetakan berbentuk gumpalan dan balok-balok. Dalam hal ini dipergunakan saringan pemecah. Konstruksinya adalah mempunyai drum berputar dengan dinding yang mempunyai pelat-pelat spiral ini membawa balok-balok pasir ke atas yang kemudian jatuh sehingga pecah menjadi kecil-kecil. Dalam mendapatkan kembali pasir cetak untuk besi cor dan baja cor, dipakai pemisah magnitis untuk menyisihkan potongan-potongan besi yang berada dalam pasir. Ada dua macam magnit yang biasa dipakai, magnit permanen dan elektromagnit. Magnit dipasang pada roda dari ujung konveyor ban. Pasir dibawa oleh konveyor ke pemisah magnitis dan dijatuhkan ke depan. Potongan-potongan besi dalam pasir akan melekat pada magnit dan berputar sampai merekan jatuh ketika sampai pada dasar.

Dalam mendinginkan pasir, udara pendinginan perlu bersentuhan dengan butir-butir pasir sebanyak mungkin. Oleh karena itu berbagai akal diusahakan pada pendingin pasir ini. Gambar 14 mempunyai konstruksi dimana udara lewat melalui pasir yang diagitasi. Gambar 15 mempunyai konstruksi dimana pasir dijatuhkan ke dalam tangki dan disebar oleh sebuah sudu selama jatuh yang kemudian didinginkan oleh udara dari bawah. Gambar 16 menunjukan alat dimana pasir diletakkan pada pelat berlubang banyak dan didinginkan oleh udara dari dasar. Dalam hal ini penggetaran pelat dan pengembangan pasir lebih efektif.

Dalam hal temperatur pasir sangat tinggi, dan pemberian udara yang kurang, lebih baik mengagitasi pasir dengan diberi sedikit air, yang akan menguap dan mengambil panas penguapan sehingga temperatur pasir turun.

Gambar 14. Pendingin pasir pengagitasi

Gambar 16. Pendingin pasir bergetar

8. Pembuatan Cetakan Dengan Tangan

Pembuatan cetakan dengan tangan dilaksanakan jika jumlah produksinya kecil dan bentuk coran yang sulit dan sukar dibuat oleh mesin atau coran yang besar sekali.

1. Pembuatan cetakan dengan kup dan drag yang umum

Pembuatan cetakan dengan tangan dari pasir basah dilakukan dengan urutan sebagai berikut. Lihat gambar 17.

1) Papan cetakan diletakkan pada lantai yang rata dengan pasir yang tersebar mendatar.

2) Pola dan rangka cetakan untuk drag diletakkan diatas papan cetakan. Rangka cetakan harus cukup besar sehingga tebalnya pasir 30 sampai 50 mm. letak saluran turun lebih dahulu.

3) Pasir muka yang telah ditaburkan untuk menutupi permukaan pola dalam rangka cetak. Lapisan pasir muka dibuat setebal 30 mm.

4) Pasir cetak ditimbun diatasnya dan dipadatkan dengan penumbuk. Dalam penumbukan ini harus dilakukan dengan hati-hati agar pola tidak terdorong langsung oleh penumbuk. Kemudian pasir yang tertumpuk melewati tepi atas dari rangka cetakan digaruk dan cetakan diangkat bersama pola dari papan cetakan.

5) Cetakan dibalik dan diletakkan pada papan cetakan, dan setengah pola lainnya bersama-sama rangka cetakan untuk kup dipasang diatasnya, kemudian bahan pemisah ditaburkan di permukaan pisah dan di permukaan pola.

6) Batang saluran turun atau pola untuk penambah dipasang, kemudian pasir muka dan pasir cetak dimasukkan dalam rangka cetakan dan dipadatkan. Kemudian kalau rangka-rangka cetakan tidak mempunyai pen dan kuping, maka rangka-rangka cetakan harus ditandai agar tidak keliru dalam penutupannya. Selanjutnya kup dipisahkan dari drag dan diletakkan mendatar pada papan cetakan.

7) Pengalir dan saluran dibuat dengan mempergunakan spatula. Pola untuk pengalir dan saluran dipasang sebelumnya yang bersentuhan dengan pola utama, jadi tidak perlu dibuat dengan spatula. Inti yang cocok dipasang pada rongga cetakan dan kemudian kup dan drag ditutup.

(a) Pembuatan Cetakan Dengan Tangan

(b). Rangka Cetakan

Gambar 17. Perlengkapan Pembuatan Cetakan dengan Tangan

Gambar 17 menunjukan perkakas tangan yang dipergunakan untuk pembuatan cetakan dengan tangan. Diantara banyak macam rangka cetakan yang dipergunakan, yang paling lazim dipergunakan adalah

rangka cetakan kayu atau logam. Seperti pada gambar 17 dimana pasir cetak dimasukkan dan dipadatkan untuk dibuat cetakan. Beberapa rangka cetakan berbentuk bundar. Selain itu, dipakai juga rangka cetakan yang dapat dibuka seperti pada gambar 19.

Rangka cetakan ini dibuka dari cetakan setelah pembuatan cetakan, sehingga banyak cetakan bisa dibuat dengan satu rangka cetakan. Rangka tersebut mempunyai beberapa jenis seperti rangka cetakan cepat yang berengsel pada satu sudut dari bujur sangkarnya dan kedua sisinya dapat dibuka dan cetakan letup yang dapat dengan ditarik dengan melepaskan kait-kait yang dipasang pada diagonalnya.

2. Pembuatan cetakan tanah liat

Pembuatan cetakan tanah liat kadang-kadang dipakai untuk produksi coran yang hanya satu atau berukuran besar. Cara ini dipakai untuk membuat cetakan pipa lengkung, drum putar, pengering untuk produksi kertas, atau rotor turbin. Pola penyapu atau pola penggeret dipakai untuk pembuatan cetakan tanah liat ini. Cara pembuatan cetakan dengan alat-alat tersebut ialah dengan memutar pelat menurut bentuk coran sekitar poros atau dengan menggerakan penggeret sepanjang penuntun. Permukaan cetakan dibuat dari tanah liat basah yang sangat halus. Pasir kering biasa, atau bata bisa dipakai untuk membuat cetakan ini kecuali cetakannya dibuat dari tanah liat.

Cetakan yang besar sekali dibuat di lantai atau dalam lubang. Gambar 19 menunjukan cetakan tanah liat dan penyapu. Pembuatan cetakan dengan penyapu dilakukan seperti berikut:

1) Rangka cetakan untuk drag diletakkan mendatar pada papan cetakan atau di lantai, dan pelat pusat diletakkan di tengah-tengah dasar rangka cetakan. (gambar 18)

2) Batang pusat dari penyapu dipegang tegak oleh pelat pusat dan penopang. Karena letak penopang adalah tetap, pola penyapu ditahan oleh pemberat.

3) Dalam hal ini pembuatan cetakan basah, pasir cetak dimasukkan ke dalam rangka cetakan, dan kemudian bentuk kira-kira dari coran dibuat dengan memutar penyapu. Pasir ditimbun atau digali sesuai dengan bentuk dari pola. Setelah bentuk kira-kira dibuat, pasir muka ditebarkan pada permukaan cetakan. Permukaan cetakan diselesaikan dengan memutar penyapu.

4) Dalam hal cetakan tanah liat, tanah liat halus ditembokan diatasnya yang membentuk lapisan tipis, dan kemudian permukaan cetakan diselesaikan seperti diuraikan di atas. Dalam hal ini pemutaran penyapu yang berulang-ulang merusak kerataan permukaan cetakan karena adhesi dari tanah liat dan penyapu dibersihkan dan penyapu diputar pada arah sebaliknya dan penyelesaian permukaan cetakan berakhir. Pembuatan cetakan dengan penggeret dilakukan dengan pelat penuntun dan penggeret, sebagai pengganti poros pelat pusat atau

penopang pada pembuatan cetakan dan penyapuan. Cara ini kira-kira sama dengan cara pembuatan cetakan dengan penyapu.

Gambar 18. Rangka cetakan yang dapat di buka.

Gambar 19. Cetakan tanah liat oleh penyapu(kiri) dan gambar pemasangan penyapu (kanan).

9. Pengujian Pasir Cetak

Pasir cetak perlu diuji secara berkala untuk megetahui sifat-sifatnya. Sifat pasir cetak berubah akibat dari tercampurnya kotoran-kotoran dan pengaruh suhu yang tinggi. Pengujian yang lazim dilakukan pada pasir cetak adalah pengujian permeabilitas (kemampuan alir gas), pengujian kekuatan yaitu (kekuatan tekan, kekuatan tarik, kekuatan geser), pengujian terhadap

ketahahan suhu tinggi dan ukuran bentuk atau besar butiran. Penelitian yang akan dilakukan penulis adalah melakukan pengujian permeabilitas dan pengujian kekutan tekan pada pasir cetak. (Muttaqin, 2004)

E. Sekam Padi

Sekam padi adalah kulit yang membungkus butiran beras, dimana kulit padi akan terpisah dan menjadi limbah atau buangan. Jika sekam padi dibakar akan menghasilkan abu sekam padi. Secara tradisional, abu sekam padi digunakan sebagai bahan pencuci alat-alat dapur dan bahan bakar dalam pembuatan batu bata. Penggilingan padi selalu menghasilkan kulit gabah / Sekam padi yang cukup banyak yang akan menjadi material sisa. Ketika bulir padi digiling, 78% dari beratnya akan menjadi beras dan akan menghasilkan 22% berat kulit sekam. Kulit sekam ini dapat digunakan sebagai bahan bakar dalam proses produksi. Kulit sekam terdiri 75% bahan mudah terbakar dan 25% berat akan berubah menjadi abu. Abu ini dikenal sebagai Rice Husk Ash ( RHA ) yang memiliki kandungan silika reaktif sekitar 85%- 90%. Dalam setiap 1000 kg padi yang digiling akan dihasilkan 220 kg ( 22% ) kulit sekam. Jika kulit sekam itu dibakar pada tungku pembakar, akan dihasilkan sekitar 55 kg (25%) RHA.

Untuk membuat RHA menjadi silika reaktif yang dapat digunakan sebagai material pozzolan maka diperlukan kontrol pembakaran dengan temperatur tungku pembakaran tidak boleh melebihi 800oC sehingga dapat dihasilkan RHA yang terdiri dari silika yang tidak terkristalisasi. Jika kulit sekam ini terbakar pada suhu lebih dari 850oC maka akan menghasilkan abu yang sudah

terkristalisasi menjadi arang dan tidak reaktif lagi sehingga tidak mempunyai sifat pozzolan. Setelah pembakaran kulit sekam selama 15 jam dengan suhu yang terkontrol maka akan dihasilkan RHA yang berwarna putih keabu-abuan atau abu-abu dengan sedikit warna hitam. Warna hitam menandakan bahwa temperatur tungku pembakaran terlalu tinggi yang menghasilkan abu yang tidak reaktif.RHAkemudian dapat digiling untuk mendapatkan ukuran butiran yang halus. RHA sebagai bahan tambahan dapat digunakan dengan mencampurkannya pada semen untuk mendapatkan beton dengan kuat tekan rendah. (Nugraha, dan Antoni, 2007)

Gambar 20. Sekam padi

Sekam padi merupakan lapisan keras yang meliputi kariopsis yang terdiri dari dua belahan yang disebutlemmadanpaleayang saling bertautan. Pada proses penggilingan beras sekam akan terpisah dari butir beras dan menjadi bahan sisa atau limbah penggilingan. Sekam dikategorikan sebagai biomassa yang dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan seperti bahan baku industri, pakan ternak dan energi atau bahan bakar, juga adsorben.

Sekam padi tidak dapat digunakan sebagai material pengganti pasir tanpa mengalami proses pembakaran. Dua faktor yang perlu diperhatikan pada proses pembakaran yaitu kadar abu dan unsur kimia dalam abu. Kadar abu menjadi penting sebab hal ini menunjukkan atau menentukan berapa jumlah sekam yang harus dibakar agar menghasilkan abu sesuai kebutuhan. Selama proses pembakaran sekam padi menjadi abu mengakibatkan hilangnya zat-zat organik yang lain dan menyisakan zat-zat yang mengandung silika.

Pada proses pembakaran akibat panas yang terjadi akan menghasilkan perubahan struktur silika yang berpengaruh pada dua hal yaitu tingkat aktivitas pozolan dan kehalusan butiran abu. Pada tahap awal pembakaran, abu sekam padi menjadi kehilangan berat pada suhu 100oC, pada saat itulah hilangnya sejumlah zat dari sekam padi tersebut. Pada suhu 300oC, zat-zat yang mudah menguap mulai terbakar dan memperbesar kehilangan berat. Kehilangan berat terbesar terjadi pada suhu antara 400oC -500oC, pada tahap ini pula terbentuk oksida karbon. Di atas suhu 600oC ditemukan beberapa formasi kristal quartz. Jika temperatur ditambah, maka sekam berubah menjadi kristal silica. (Wijanarko, 2008 )

Sekam padi memiliki komposisi kimiawi protein kasar 3,03%, lemak 1,18%, serat kasar 35,68%, abu 17,71%, karbohidrat kasar 33,71%, sedangkan menurut DTC-IPB sekam padi memiliki komposisi karbon (zat arang) 1,33%, dan silika 16,98%. (Suharno, 1979)

Dengan komposisi kimiawi di atas, sekam padi dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan diantaranya:

a. sebagai bahan baku pada industri kimia, terutama kandungan zat kimia furfural yang dapat digunakan sebagai bahan baku dalam berbagai industri kimia,

b. sebagai bahan baku pada industri bahan bangunan, terutama kandungan silika (SiO2) yang dapat digunakan untuk campuran pada pembuatan semen portland, bahan isolasi, husk-board dan campuran pada industri bata merah, dan sebagai sumber energi panas pada berbagai keperluan manusia, kadar selulosa yang cukup tinggi dapat memberikan pembakaran yang merata dan stabil.

F. Bentonit

Bentonit adalah tanah liat yang berasal dari abu vulkanik dimana sebagian besar atau sekitar 75% mengandung mineral monmorlionit. Batuan bentonit dapat ditemukan hampir di semua negeri dan pada berbagai variasi batuan. Batuan ini mempunyai sifat fisis yang mudah menyerap air. Batuan ini mempunyai warna yang bervariasi krem, abu-abu, kuning, sampai coklat kehitaman. Struktuk kristal bentonit terdiri dari tiga lapisan. Satu lapisan berbentuk oktahedral dan dilindungi oleh 2 lapisan lainnya yang berbentuk tetrahedral. Kedua lapisan ini akan bergabung pada ujung-ujung kisi tetrahedral dengan hidroksil yang ada pada lapisan oktahedral, sehingga terbentuk tiga susunan lapisan. Atom-atom yang terikat pada masing-masing lapisan struktur ini akan memungkinkan air memasuki ruang antar lapisan yang dapat membuat kisi akan membesar. Mineral bentonit mempunyai sifat

menyerap karena ukuran partikelnya yang kecil dan mempunyai nilai tukar ion yang tinggi. Batuan ini terbentuk karena proses pelapukan dan transformasi dari abu gunung api.

Bila kadar bentonit rendah didalam campuran pasir cetak, menyebabkan kekuatan pasir cetak menurun. Hal ini disebabkan karena daya ikat antar butir pasir cetak rendah. Bila kadar bentonit tinggi menyebabkan kekuatan pasir cetak meningkat dan cetakan menjadi padat. Padatnya pasir cetak menyebabkan permeabilitas turun sehingga sulit dilalui udara dan cetakan sulit dibongkar. (Setiawan, 1997)

G. Silika

Silika atau dikenal dengan silikon dioksida (SiO2) merupakan senyawa yang banyak ditemui dalam bahan galian yang disebut pasir kuarsa, terdiri atas kristal-kristal silika (SiO2) dan mengandung senyawa pengotor yang terbawa selama proses pengendapan. Pasir kuarsa juga dikenal dengan nama pasir putih merupakan hasil pelapukan batuan yang mengandung mineral utama seperti kuarsa dan feldsfar. Pasir kuarsa mempunyai komposisi gabungan dari SiO2, Al2O3, CaO, Fe2O3, TiO2, CaO, MgO, dan K2O, berwarna putih bening atau warna lain bergantung pada senyawa pengotornya.

Silika biasa diperoleh melalui proses penambangan yang dimulai dari menambang pasir kuarsa sebagai bahan baku. Pasir kuarsa tersebut kemudian dilakukan proses pencucian untuk membuang pengotor yang kemudian dipisahkan dan dikeringkan kembali sehingga diperoleh pasir dengan kadar silika yang lebih besar bergantung dengan keadaan kuarsa dari tempat

penambangan. Pasir inilah yang kemudian dikenal dengan pasir silika atau silika dengan kadar tertentu.

Silika biasanya dimanfaatkan untuk berbagai keperluan dengan berbagai ukuran tergantung aplikasi yang dibutuhkan seperti dalam industri ban, karet, gelas, semen, beton, keramik, tekstil, kertas, kosmetik, elektronik, cat, film, pasta gigi, dan lain-lain. Untuk proses penghalusan atau memperkecil ukuran dari pasir silika umumnya digunakan metode milling dengan ball mill untuk menghancurkan ukuran pasir silika yang besar-besar menjadi ukuran yang lebih kecil dan halus, silika dengan ukuran yang halus inilah yang biasanya bayak digunakan dalam industri.

Saat ini dengan perkembangan teknologi mulai banyak aplikasi penggunaan silika pada industri semakin meningkat terutama dalam penggunaan silika pada ukuran partikel yang kecil sampai skala mikron atau bahkan nanosilika. Kondisi ukuran partikel bahan baku yang diperkecil membuat produk memiliki sifat yang berbeda yang dapat meningkatkan kualitas. Sebagai salah satu contoh silika dengan ukuran mikron banyak diaplikasikan dalam material building, yaitu sebagai bahan campuran pada beton. Rongga yang kosong di antara partikel semen akan diisi oleh mikrosilika sehingga berfungsi sebagai bahan penguat beton (mechanical property) dan meningkatkan daya tahan (durability). Selama ini kebutuhan mikrosilika dalam negeri dipenuhi oleh produk impor. Ukuran lainnya yang lebih kecil adalah nanosilika banyak digunakan pada aplikasi di industri ban, karet, cat, kosmetik, elektronik, dan keramik. Sebagai salah satu contoh adalah pada produk ban dan karet secara

umum. Manfaat dari penambahan nanosilika pada ban akan membuat ban memiiki daya lekat yang lebih baik terlebih pada jalan salju, mereduksi kebisingan yang ditimbulkan dan usia ban lebih pajang daripada produk ban tanpa penambahan nanosilika.

Untuk memperoleh ukuran silika sampai pada ukuran nano/ mikrosilika perlu perlakuan khusus pada prosesnya. Untuk mikrosilika biasanya dapat diperoleh dengan metode special milling, yaitu metode milling biasa yang sudah dimodifikasi khusus sehingga kemampuan untuk menghancurkannya jauh lebih efektif, dengan metode ini bahkan dimungkinkan juga memperoleh silika sampai pada skala nano. Sedangkan untuk nanosilika bisa diperoleh dengan metode-metode tertentu yang sekarang telah banyak diteliti diantaranya adalah sol-gel process, gas phase process, chemical precipitation, emulsion techniques, dan plasma spraying dan foging proses (Polimerisasi silika terlarut menjadi organo silika).

Sebagai tambahan adalah bahwa utilisasi kapasitas produksi industri silika lokal belum maksimal, baru 50% dari kapasitas maksimal yang ada. Hal ini disebabkan karena produk silika lokal yang dihasilkan belum memenuhi spesifikasi yang dibutuhkan oleh pasar yaitu silika dengan ukuran sub mikron, sementara hasil produksi silika lokal berukuran ≥ 30 µm. Dengan cadangan bahan baku silika yang melimpah dan potensi pasar yang masih terbuka lebar maka perlu dicarikan solusi agar sumber daya yang ada dapat dimanfaatkan secara optimal bagi perkembangan industri. (Martadipoera, 1990)

H. 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 ke dalam 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 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 standart dengan ukuran Ø 50 mm x 50 mm dengan memadatkan pasir dalam silinder pemadat yang telah medapatkan pukulan pemadatan sebanyak tiga kali kemudian diuji menggunakan alat tersebut. (Surdia, 2000)

Gambar 21. Mesin uji Permeability meter

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 benarbenar baik dan mempunyai validitas yang tinggi. (Surdia, 2000)

I. Kekuatan Tekan

Kekuatan tekan adalah kemampuan untuk dapat menahan aliran logam cair yang mempunyai tekanan pada waktu masih panas yang bisa menyebabkan cetakan pasir itu mengalami perubahan bentuk atau kerontokan pada 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, untuk menghindari perubahan bentuk dari cetakan nilai kekuatan tekan harus mempunyai satuan harga minimum yaitu 6,9 kN/m2 sampai dengan 7 kN/m2. Sebaliknya kekuatan tekan yang berlebihan mengakibatkan pembongkaran cetakan yang susah dan cetakan dapat retak.

Pengujian kekuatan tekan pada pasir cetak biasanya dilakukan dengan mengunakan alatUniversal Strength Machine.

Gambar 22. Mesin ujiUniversal Strength Machine

Dengan ukuran standart spesimen Ø 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. (Surdia, 2000)

Tabel 2. Ketentuan nilai permeabilitas dan kekuatan tekan terhadap penuangan dan tebal benda cor

Penuangan

Besar nilai kekuatan (kN/cm2)

Besar nilai permeabilitas (cm3/mnt)

Besi cor

Besar (>2,5 in) Sedang (1.5-2.5 in)

Kecil (<1.5 in)

80-150 50-80 20-50 60-150 50-80 20-50 Paduan alumunium

Besar (>2,5 in) Sedang (1.5-2.5 in)

Kecil (<1.5 in)

25-80 20-40 15-30 25-80 20-40 15-30

III. METODE PENELITIAN

A. Waktu Dan Tempat

Penelitian ini dilakukan di beberapa tempat sebagai berikut:

1. Proses pembuatan cetakan pasir dan pencampuran abu sekam padi dilakukan di PT. Tanjung, Tanjung Bintang, Lampung Selatan.

2. Pengujian kekuatan tekan dilakukan di Laboratorium Struktur dan Material Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia.

3. Pengujian Permeabilitas dilakukan di Politeknik Manufaktur Negeri Bandung.

B. Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagi berikut :

1. Pasir Silika

2. Bentonit

Gambar 24. Bentonit 3. Air

4. Sekam Padi

Gambar 25. Sekam Padi

5. Alat pengukur kemampuan alir gas (permeabilitas) yaitu Permeability Meter.

6. Alat pengukur kekuatan tekan yaituUniversal Strength Machine. 7. Timbangan digital yang digunakan untuk menimbang campuran. 8. Mixer yang digunakan untuk mencampur antara pasir, bentonit, air. 9. Sand rammeryang digunakan untuk membuat atau membentuk specimen

Gambar 26.Sand Rammer

10. Cetok (untuk mengaduk pasir) dan Gelas ukur.

11. Tempat penampung campuran yang akan dipergunakan untuk bahan percobaan.

C. Prosedur Penelitian

Komposisi pasir cetak, bentonit, abu sekam padi yang digunakan dalam penelitian ini seperti pada tabel berikut.

Tabel 3. Komposisi cetakan pasir dengan perbandingan abu sekam padi dan bentonit.

Obyek dalam penelitian ini adalah benda uji cetakan pasir (spesimen cetakan pasir). Cetakan pasir dengan bahan pembentuknya adalah pasir, silica,

Cetakan Pasir

Pasir Cetak (gr)

Silika (gr)

Bentonit (gr)

Abu Sekam Padi

(gr) I 104.4 11.6 17.4 11.6 II 104.4 11.6 14.5 14.5 III 104.4 11.6 11.6 17.4 IV 104.4 11.6 8.7 20.3

bentonit, air dan abu sekam. Komposisi pasir, silica, bentonit, kemudian abu sekam dibuat bervariasi dari 8%, 10%, 12% dan 14%. sehingga perlakuan-perlakuan yang dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Cetakan pasir dengan campuran pasir, bentonit, campuran abu sekam 8%. 2. Cetakan pasir dengan campuran pasir, bentonit, campuran abu sekam 10%. 3. Cetakan pasir dengan campuran pasir, bentonit, campuran abu sekam 12%. 4. Cetakan pasir dengan campuran pasir, bentonit, campuran abu sekam 14%.

Tabel 4. Komposisi cetakan pasir dengan 10% bentonit dan variasi perbandingan abu sekam padi.

Pasir cetak bersama bahan aditif tersebut di atas diaduk sampai merata hingga siap untuk digunakan sebagai cetakan pasir. Untuk pengujian kekuatan dilakukan dengan membuat specimen standar (ø 50mm x 50 mm) dangan memadatkan pasir dalam tabung spesimen tiga kali pada pemadat pasir standard dan kemudian dikeluarkan untuk dipakai pengujian permeabilitas.

Kekuatan cetakan berbeda-beda menurut jenis dan jumlah pengikat serta kadar air. Kekuatan yang tidak cukup akan menyebabkan mudah pecahnya cetakan, sedangkan kekuatan yang berlebihan akan mencegah penyusutan coran dan menyebabkan retak serta pembongkarannya sulit.

Cetakan Pasir Pasir Cetak (gr) Silika (gr) Bentonit (gr) Abu Sekam Padi (gr) I 104.4 11.6 14.5 11.6 II 104.4 11.6 14.5 14.5 III 104.4 11.6 14.5 17.4 IV 104.4 11.6 14.5 20.3

Gambar 27. Skema penelitian

Persiapan campuran pasir untuk spesimen percobaan.

1. Ambil pasir silika dan pasir kali untuk dijadikan pasir campuran masing-masing sebesar 10% pasir silika dan 90% pasir kali, sebelumnya ayak terlebih dahulu pasir dengan menggunakan ayakan.

2. Masukan pasir, bentonit, kecuali air dalam pengaduk (mixer) yang khusus dipergunakan untuk pengujian.

3. Aduk dalam keadaan kering selama 1 menit hingga rata. Persiapan alat dan bahan yang

digunakan dalam penelitian

Pembuatan spesimen cetakan pasir dengan variasi campuran bentonit dan

abu sekam

Campuran abu sekam 8%

Campuran abu sekam 10%

Campuran abu sekam 12%

Campuran abu sekam 14%

Pengujian pasir cetak dengan permeabilitas dan kekuatan tekan

Analisa data dan pembahasan

4. Masukkan abu sekam padi sesuai dengan jumlah persentase yang telah ditentukan yaitu masing-masing 8%, 10% dan 12% dan 14%.

5. Aduk selama 5 menit hingga campuran benar-benar rata.

6. Keluarkan pasir dari mixer, letakkan dalam tempat tertutup, diamkan kurang lebih satu jam.

7. Pasir telah siap untuk dibuat batang percobaan atau spesimen percobaan.

D. Pelaksanaan

Pelaksanaan eksperimen ini hanya berlaku pada eksperimen yang dilakukan oleh peneliti dengan alat dan bahan yang telah ditentukan diatas, langkah-langkah yang dilakukan dalam eksperimen ini adalah :

1. Pembuatan batang percobaan (campuran antara pasir, bentonit, silika, dan abu sekam) untuk pengujian berbentuk silinder. Batang percobaan ini mempunyai garis tengah diameter 50 mm dan tinggi 50 mm, untuk lebih jelasnya dapat dilihat gambar dibawah.

Gambar 28. Bentuk dan ukuran Spesimen Cetakan Pasir 50mm d = 50mm

Untuk pembuatanya diperlukan sejumlah pasir yang telah memadat dengan melakukan pemukulan tiga kali pada alat pemadat (sand rammer) dengan mengambil berat campuran kira-kira 145-150 gram.

2. Pengujian kemampuan alir gas (permeabilitas) spesimen yang telah berbentuk silinder kemudian dilakukan pengujian kemampuan alir gas dengan menggunakan alat ujipermeability meter.

3. Pengukuran kekuatan tekan menggunakan alat Universal Strength Machine.

E. Pengambilan Data

Alat pengumpul data merupakan alat-alat yang digunakan dalam pengumpulan data, alat ini bisa berupa perangkat kertas dan perangkat lunak. Dimana untuk perangkat keras antara lain, alat-alat pembuatan spesimen dan alat ukur yang digunakan. Sedangkan alat-alat perangkat lunak adalah alat tulis dan lembar pengamatan untuk mendapatkan data.

Tabel 5. Lembar Pengamatan Kemampuan Alir Gas (Permeabilitas) Campuran Sekam Padi

No. A. 8% B. 10% C. 12% D. 14% 1.

2. 3. 4. Rata-rata

Tabel 6. Lembar Pengamatan Kekuatan Tekan

Campuran Sekam Padi

No. A. 8% B. 10% C. 12% D. 14% 1.

2. 3. 4. Rata-rata

Gambar 29. Alat Uji Permeabilitas

Gambar 30. Alat Uji Kekuatan Tekan

Uji Kekuatan Tekan Laju pembebanan:

1. spesimen basah: 30 g/cm2/s 2. spesimen kering: 150 g/cm2/s

V. PENUTUP

A. Simpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan, maka dapat diambil simpulan dan saran sebagai berikut:

1. Campuran kadar abu sekam pada pasir cetak dengan bahan pengikat bentonit yang paling optimal pada masing-masing sampel penelitian adalah pada campuran kadar abu sekam 10% dimana menghasilkan permeabilitas 41.52 cm3/menit dan kekuatan tekan 37.45 kN/cm2. 2. Penggunaan kadar abu sekam yang semakin banyak dan menurunnya

kadar bentonit dengan kadar air yang tetap dapat meningkatkan nilai kemampuan alir gas dan kekuatan tekan sampai titik maksimum tertentu dan seterusnya menurun. Karena kurangnya kadar air untuk membuat abu sekam dan bentonit menjadi pengikat yang baik.

B. Saran

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan maka peneliti menyarankan:

1. Bagi industri pengecoran logam yang mengunakan cetakan pasir perlu diperhatikan tentang pencampuran kadar abu sekam pada pasir cetak dengan bahan pengikat bentonit 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 campuran kadar abu sekam sebesar 8%, 10%, 12% dan 14% pada pasir cetak dengan bahan pengikat bentonit terhadap permeabilitas dan kekuatan tekan. Adapun hubungan seberapa besar variasi campuran yang dapat menyebabkan permeabilitas dan kekuatan tekan paling maksimal belum dapat diketahui dan kekuatan tekan dapat paling maksimal belum dapat diketahui, hal tersebut merupakan kekurangan dalam penelitian ini. Untuk itu bagi peneliti yang ingin mengadakan penelitian sejenis dapat mengembangkan dengan variasi serbuk gergaji ataupun dengan variasi kadar air.

Halaman

Gambar 1. Jenis-Jenis Pasir ...20

Gambar 2. Pengaruh Kadar Air dan Kadar Lempung Pada Pasir Diikat Lempung ……….21

Gambar 3. Pengaruh Kadar Air dan Bentonitpada Pasir Diikat Lempung …..…22

Gambar 4. Kurva Pemuaian Panas Dari Pasir pada Temperatur Tetap …………23

Gambar 5. Kurva Pemuaian Panas Dari Macam Pasir ……….23

Gambar 6. Kekuatan Tekan Panas Dari Pasir Cetak ………24

Gambar 7. Deformasi Panas DariPasir Cetka ….. ………...24

Gambar8. Skema Proses Pengolahan Pasir ……...26

Gambar 9. Berbagai Macam Penyangga .……….………28

Gambar 10. Penggilingan Pasir (rol berputar pada bidang tegak) …...…...…….29

Gambar 11. Penggilingan Pasir dengan Rol Berputar Pada Bidang Datar ...……29

Gambar12. Penyampur Pasir (kiri) dan Pengayak Berputar (kanan) …………...31

Gambar 13. PengayakBergetar ……….31

Gambar 14. Pendingin PasirPengagitasi ………..33

Gambar 15. Pendingin Pasir Tegak ………..……….33

Gambar 16. Pendingin Pasir Bergetar ………...34

Gambar 17. Perlengkapan Pembuatan Cetakan dengan Tangan ….………..36

Gambar 18. Rangka Cetakan Yang dapat Dibuka ………39

Gambar 19. Cetakan Tanah Liat Oleh Penyapu (kiri) dan Gambar Pemasangan Penyapu (kanan) ………39

Gambar 20. Sekam Padi ………41

Gambar 21. Mesin Uji Permeability Meter ………...48

Gambar 22. Mesin Uji UniversalStrength Machine ……….49

Gambar 24. Bentonit ……….51

Gambar 25. Sekam Padi ………51

Gambar 26. Sand Rammer … ………...52

Gambar 27. Skema Penelitian ………...54

Gambar 28. Bentuk dan Ukuran Spesimen Cetakan Pasir ………55

Gambar 29. Alat Uji Permeabilitas………...57

Gambar 30. Alat Uji Kekuatan Tekan………..57

Gambar 31. Grafik Uji Kekuatan Tekan ………...…60

Gambar 32. Grafik Uji Kekuatan Tekan Dengan Bentonit 10% ………..61

Gambar 33. Grafik Uji Kemampuan AlirUdara (Permeabilitas) ……….62

Halaman

DAFTAR ISI...i

DAFTAR TABEL...iii

DAFTAR GAMBAR...iv

I. PENDAHULUAN A.Latar Belakang ………...………..1

B. Tujuan Penelitian...………..………..4

C. Batasan Masalah………..………..4

D. Hipotesis ...4

E. Sistematika Penulisan……….………..5

II. TINJAUAN PUSTAKA A. Pengertian Pengecoran ...6

B. Macam–Macam Pengecoran ...8

1. Permanent Mold Casting………8

2. Centrifugal Casting………...8

3. Investment Casting………...8

4. Die Casting………..9

5. Hot Chamber Die Casting………...9

6. Cold Chamber Die Casting……….10

8. Blow Molding……….10

C. Teknik Pengecoran Logam …...11

D. Cetakan Pasir ………....13

1. Pasir ……….13

2. Macam-macam Pasir Cetak ………15

3. Pola ……….17

4. Susunan Pasir Cetak………18

5. Sifat-sifat Pasir Cetak ………..20

6. Perlengkapan Cetakan Pasir ………26

7. Mempersiapkan Pasir Cetak ………28

8. Pembuatan Cetakan Dengan Tangan ………..34

9. Pengujian Pasir Cetak ……….39

E. Sekam Padi ……….…..40

F. Bentonit ………43

G. Silika………...………..44

H. Kemampuan Alir Gas ………...47

I. Kekuatan Tekan ………48

III. METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat ...50

B. Alat dan Bahan ….………...……….……50

C. Prosedur Penelitian ………….………....…..……52

D. Pelaksanaan ………...55

E. Pengambilan Data ……….56

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Data Hasil Pengujian ...58

1. Deskriptif Data ...58

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan...71 B. Saran ...72

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

( http://www.gudangmateri.com/2010/04/dasar-pengecoran-dengan-ilmu-logam.html)

(edizenni.blogspot.com/2009/.../teknik-pengecoran-logam.html) (http://id.wikipedia.org/2009wiki/molasses)

(http://id.wikipedia.org/2010wiki/Pengecoran)

Beeley P.R.,1972. Foundry Technology. Butterworth Scientific. London

Husin, A.A., 2002, ”Pemanfaatan Limbah Untuk Bahan Bangunan”, Pengembangan Pemanfaatan Limbah Pertambangan dan Industri untuk Bahan Bangunan, Pusat Penelitian dan Pengembangan Pemukiman Bandung, Modul 1-3,hal 6-7.

Jain, P.L.,1986. Principles of Foundry Technology. New Delhi. Mc Graw Hill, Martadipoera., 1990. Proses Pembekuan Pada Cetakan Pasir. Ghalia Indonesia.

Jakarta

Muttaqin, Moh.Afandi., 2004. Teknik Pengecoran Logam. Klaten.

Nugraha,P dan Antoni, 2007. Limbah Padat Abu Terbang. Universitas Diponegoro.

Nugraha, P, 2011.Pengaruh Campuran Tetes Gula Pada Pasir Cetak Terhadap Permeabilitas dan Kekuatan Tekan.Universitas Lampung.

Purbowo, teddy., 2004. Studi Penambahan Gula Tetes Pada Cetakan Pasir Terhadap Kuantitas Cacat Blow-hole. Universitas Kristen petra

Setiawan, Budi., 1997. Dasar Penggalian Bahan-Bahan Tambang. Rineka Cipta. Jakarta

Sudarman., 1995.Cetakan Untuk Pengecoran Logam Dengan Bahan Dasar Pasir. Balai Pengembangan Industri Logam Klaten.

Suharno, 1979. Sekam Padi Sebagai Sumber Energi Alternatif. Universitas Diponegoro.

Surdia, Tata., 2000.Teknik Pengecoran Logam. Pradya paramita. Jakarta

Wijanarko, W. 2008.

Zain, Yareman., 2004. Penuntun Pengujian Pasir Cetak. Politeknik Manufaktur Ceper Klaten

Halaman

Tabel 1. Temperatur Penuangan Untuk Berbagai Coran ………..15

Tabel 2. Ketentuan nilai permeabilitas dan kekuatan tekan terhadap penuangan dan tebal benda cor……….49

Tabel 3. Komposisi Cetakan Pasir Dengan Perbandingan Abu Sekam Padi dan Bentonit………52

Tabel 4. Komposisi Cetakan Pasir Dengan 10% Bentonit dan Variasi Perbandingan Abu Sekam Padi ………..……….53

Tabel 5. Lembar Pengamatan Kemampuan Alir Gas (Permeabilitas)…_{………..56}

Tabel 6. Lembar Pengamatan Kekuatan Tekan …….………...57

Tabel 7. Hasil Uji Kekuatan Tekan ………...59

Tabel 8. Hasil Uji Kekuatan TekanDengan Bentonit 10% ………..59

Tabel 9. Hasil Uji Kemampuan Alir Gas ………..59

(Skripsi)

Oleh:

AGUNG TRI KURNIA FASA

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG 2012

KEKUATAN TEKAN PASIR

Oleh:

Agung Tri Kurnia Fasa

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar

SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2012

Nama Mahasiswa :Agung Tri Kurnia Fasa

Nomor Pokok Mahasiswa : 0515021001

Jurusan : Teknik Mesin

Fakultas : Teknik

MENYETUJUI

1. Komisi Pembimbing

Tarkono, S.T., M.T. Harnowo Supriyadi, S.T., M.T.

NIP 19700415 199802 1001 NIP 19730402 200003 1002

2. Ketua Jurusan Teknik Mesin

Harmen Burhanuddin, S.T., M.T.

SKRIPSI INI DIBUAT OLEH PENULIS DAN BUKAN HASIL PLAGIAT SEBAGAIMANA DIATUR DALAM PASAL 27 PERATURAN AKADEMIK UNIVERSITAS LAMPUNG DENGAN SURAT KEPUTUSAN REKTOR No. 3187/H26/PP/2010.

YANG MEMBUAT PERNYATAAN

AGUNG TRI KURNIA FASA NPM. 0515021001

Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 13 April 1987 sebagai anak ke tiga dari tiga bersaudara, dari pasangan Bapak Sjarifuddin Massaud dan Fauzah.

Penulis menyelesaikan Pendidikan di Taman Kanak-Kanak (TK) Aisyiah Karet Jakarta Pusat pada tahun 1992, Pendidikan Sekolah Dasar (SD) Negeri 03 Pagi Pondok Kelapa Jakarta Timur pada tahun 1999, Pendidikan Sekolah Menengah Pertama (SMP) Negeri 255 Duren Sawit Jakarta Timur pada tahun 2002, Pendidikan Sekolah Menengah Atas (SMA) Negeri 10 Garuntang Bandar Lampung pada tahun 2005. Sejak tahun 2005 penulis terdaftar sebagai Mahasiswa Teknik Mesin Universitas Lampung melalui jalur (PMKA).

Selama menjadi mahasiswa, penulis menjadi Pengurus Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin (HIMATEM) untuk periode 2007-2008 sebagai Wakil Ketua Himatem dan pada tahun berikutnya sebagai Dewan Pembina Himatem. Pada tahun berikutnya menjadi Pengurus Badan Eksekutif Mahasiswa (BEM) Teknik sebagai Ketua Dinas Eksternal pada periode 2008-2009. Kemudian pada bidang akademis, penulis melaksanakan Kerja Praktek (KP) di PT. Pupuk Kujang Karawang Jawa Barat pada tahun 2009. Sejak bulan September 2011 penulis mulai melakukan merancang, mambuat, dan kemudian melakukan pengujian hasil cetakan Pasir dengan uji permeabilitas dan uji kekuatan tekan di bawah bimbingan Bapak Tarkono S.T., M.T. selaku pembimbing utama dan Bapak Harnowo Supriyadi S.T., M.T. sebagai pembimbing pendamping.

PERNYATAAN PENULIS

SKRIPSI INI DIBUAT OLEH PENULIS DAN BUKAN HASIL PLAGIAT SEBAGAIMANA DIATUR DALAM PASAL 27 PERATURAN AKADEMIK UNIVERSITAS LAMPUNG DENGAN SURAT KEPUTUSAN REKTOR No. 3187/H26/PP/2010.

YANG MEMBUAT PERNYATAAN

AGUNG TRI KURNIA FASA NPM. 0515021001

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 13 April 1987 sebagai anak ke tiga dari tiga bersaudara, dari pasangan Bapak Sjarifuddin Massaud dan Fauzah.

Penulis menyelesaikan Pendidikan di Taman Kanak-Kanak (TK) Aisyiah Karet Jakarta Pusat pada tahun 1992, Pendidikan Sekolah Dasar (SD) Negeri 03 Pagi Pondok Kelapa Jakarta Timur pada tahun 1999, Pendidikan Sekolah Menengah Pertama (SMP) Negeri 255 Duren Sawit Jakarta Timur pada tahun 2002, Pendidikan Sekolah Menengah Atas (SMA) Negeri 10 Garuntang Bandar Lampung pada tahun 2005. Sejak tahun 2005 penulis terdaftar sebagai Mahasiswa Teknik Mesin Universitas Lampung melalui jalur (PMKA).

Selama menjadi mahasiswa, penulis menjadi Pengurus Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin (HIMATEM) untuk periode 2007-2008 sebagai Wakil Ketua Himatem dan pada tahun berikutnya sebagai Dewan Pembina Himatem. Pada tahun berikutnya menjadi Pengurus Badan Eksekutif Mahasiswa (BEM) Teknik sebagai Ketua Dinas Eksternal pada periode 2008-2009. Kemudian pada bidang akademis, penulis melaksanakan Kerja Praktek (KP) di PT. Pupuk Kujang Karawang Jawa Barat pada tahun 2009. Sejak bulan September 2011 penulis mulai melakukan merancang, mambuat, dan kemudian melakukan pengujian hasil cetakan Pasir dengan uji permeabilitas dan uji kekuatan tekan di bawah bimbingan Bapak Tarkono S.T., M.T. selaku pembimbing utama dan Bapak Harnowo Supriyadi S.T., M.T. sebagai pembimbing pendamping.

SANWACANA

Alhamdulillah segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi dengan judul ’’Pengaruh Campuran Abu Sekam dan Bentonit Pada Pasir Cetak Terhadap Permeabilitas dan Kekuatan Tekan Pasir” ini sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Universitas Lampung.

Pada kesempatan ini secara tulus penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih yang sedalam-dalamnya kepada mereka yang penuh kesabaran dan dedikasi membantu penulis dalam proses penyelesaian skripsi ini, yaitu :

1. Ibu Dr. Ir. Lusmeilia Afriani, D.E.A., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Lampung.

2. Bapak Harmen Burhanuddin, S.T., M.T., sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung.

3. Bapak Tarkono, S.T., M.T., sebagai Dosen Pembimbing Utama atas waktu dan kesabarannya selama proses bimbingan, sehingga skripsi ini dapat dibuat dan diselesaikan.

ii

4. Bapak Harnowo S., S.T., M.T., sebagai Dosen Pembimbing Kedua atas arahannya dalam penyusunan skripsi ini menjadi lebih baik.

5. Bapak Ir. Nafrizal, M.T., sebagai Dosen Penguji atas kritik, saran, bimbingan, argumentasi cerdas yang mendorong penulis untuk terus belajar, dan juga atas segala nasehat dan motivasinya.

6. Bapak Drs. Sugianto, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan arahan dan motivasi terhadap penulis.

7. Seluruh Dosen, teknisi, karyawan dan staf administrasi Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung yang telah memberikan ilmu dan masukan terhadap penulis selama masa penyelesaian studi dan membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

8. Ayahanda Sjarifuddin Massaud dan Ibunda Fauzah yang selalu memberikan semangat, doa, perhatian, kasih sayang dan kesabaran menunggu penulis dalam menyelesaikan studi.

9. Kakak Shanti Noveliasari, Abang Budhi ”Aco” Dwinanto, Abang Dharma Putra, terima kasih atas nasehat, dukungan, motivasi, pengertian doa dan kasih sayangnya.

10. Kekasih tersayang Ayuningtyas Saputri, S.E. (ATRIE), terima kasih atas dukungan moril, materil, motivasi, kesabaran, pengertian, cinta dan kasih sayang, serta doa yang diberikan.

iii

11. Bapak Tauviq Rahman, S.Pd., M.Pd., dan Ibu Yulita Prabantarini, S.Pd., terima kasih atas dukungan, motivasi, semangat, dan doa yang diberikan terhadap penulis.

12. Keponakan-keponakan ku tercinta, Rama, Nico, Arjuna, dan Nabila, oom sayang kalian semua.

13. Teman-teman seperjuangan 05 Crew yang udah pada lulus, Arnetto A., S.T., Oksir S.T., Martinus B., S.T., M. Fahmy, S.T., M. Khasbullah, S.T., A. Zaky, S.T., D. Aneztika, S.T., A. Nizar, S.T., Alen S., S.T., Ari Kurniadi, S.T., Anggra E., S.T., Agus Silalahi, S.T., Mashot JP., S.T., Nur Ismail Wahid, S.T., Tomi DA., S.T., Firman S., S.T., Dadang S., S.T., Ibrahim Royo, S.T., Taufan Firmansyah S.T., Bari P.S., S.T., Samhudi, S.T., Ketut D, S.T., Eka Adi S., S.T. (samson), Evans Afriants Nugraha, S.T., Eko Juanda, S.T. (uwaaa), Julizar S.T., Catur Pipit Ardianto S.T. (cizz), Pandi Nugraha S.T., Rakhmad Afrizal Siregar S.T. (ucok),. Imam Fajri Nugraha S.T., Amsal H., S.T., M. Tito R., S.T..

14. Teman–teman 05 Crew sesama memperjuangan dalam menyelesaikan skripsi, Rico Maruli Ambarita, Aang Sukendar, Heriyanto, Andy Abdel Hakim (mocin), Arif Hisbullah, Dwi Kurniawan S, Tri Sulohadi Ben Fikmar (komeng), Irsyad Haryono, Ari Beni Santoso, Arfan Priyogo, Doni, Juanedi. Tetep semangat teman.

15. Dhimas Rilham (@dhmsoel), Prima, Rosidi, Agung Kiting, Ijal, Yudo, Wengki, Joni, Asep, dan teman-teman lainnya, tetap semangat.

iv

16. Teman-teman satu kosan Perumahan Griya Kencana C4 Rajabasa, Arif, Daya, Dani, Indra, Bowo Prakoso, Mamad, Diqi, Andi Darmawan, Mardiansyah, Akbar, Drum, dan bibi kos, terima kasih atas canda tawa yang kalian berikan dan motivasi serta dukungannya.

17. Semua sahabat-sahabatku yang ad di Fakultas Teknik, jangan pernah menyerah dan terus berjuang dan tetap semangat.

Akhir kata, penulis menyadari skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, akan tetapi dengan sedikit harapan semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua. Amin.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih terdapat banyak kekurangan serta jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan adanya saran dan kritik yang bersifat membangun demi perbaikan skripsi ini. Sebagai kata terakhir yang bisa jadi inspirasi dan motivasi teman-teman, penulis hanya ingin sedikit berbagi motto hidup sebagai manusia : ”NEVER GIVE UP ’TILL U GET SUCCSSES”_.

Bandar Lampung, Mei 2012

Penulis,