Pengaruh Tinggi Pasir Terhadap Penentuan Nilai Permeabilitas Pasir
POLITEKNOLOGI VOL. 9 NO. 3, SEPTEMBER 1010
Pengaruh Tinggi Pasir Terhadap Penentuan Nilai
Permeabilitas Pasir
Dewi Chandra RG, Dadang Mh B
Dosen Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Jakarta
Abstract
A mold with sand casting consists activities such as placing a pattern in the sand to form the
cavity, making the canal system, filling the cavity with molten metal which is still able to be
solidified, dismantle mold casting product containing and cleaning castings. Until now, the
sand mold casting process is still the first choice of foundry industries especially for small
industries, the products are widely used for cylinder blocks and drain pipes, the quality of the
casting is influenced by permeability. Permeability is the measure of whether a medium pore
easily passed by the fluid. Permeability of the sand indicates the ability of sand in the water
escape. The structure and texture as well as other organic elements took part in raising the rate
of permeability of the sand. The sand with high permeability increase infiltration rate and thus,
reduce the rate of water flow. In making this sand permeability test equipment used design
concept consisting U. Tube Manometers Instrument Stand Pipe compactor, speciment Holder,
Flowmeter, Air Pressure Regulator, Frame, Hose Connector, Hose Connector to the
compressor, the air volume of 2000 liters given, test results showed that the greater height of
the sand the greater the value of permeability. Any additional height by 1 cm sand, will increase
the value of permeability of sand around 0.04 until 0.0693.Keyword: Value of Permeability of Sand
Abstrak
Cetakan dengan pengecoran pasir melibatkan kegiatan seperti menempatkan pola dalam
kumpulan pasir untuk membentuk rongga cetak, membuat sistem saluran, mengisi rongga
dengan pencetakan logam cair, yang memungkinkan logam cair untuk membekukan,
membongkar cetakan pengecoran produk yang mengandung dan pembersihan coran. Sampai
saat ini, proses pengecoran cetakan pasir masih merupakan andalan industri pengecoran
terutama industri kecil, produk yang banyak digunakan untuk blok silinder dan pipa saluran,
kualitas pengecoran dipengaruhi oleh permeabilitas. Permeabilitas adalah ukuran pori-pori
media apakah mudah dilewati oleh fluida. Permeabilitas pasir menunjukkan kemampuan pasir
di air keluar. Struktur dan tekstur serta unsur organik lainnya ikut ambil bagian dalam
menaikkan laju permeabilitas pasir. Pasir dengan kenaikan permeabilitas laju infiltrasi yang
tinggi dan dengan demikian, mengurangi laju aliran air. Dalam pembuatan alat uji
permeabilitas pasir menggunakan konsep desain yang terdiri U. Tube manometer Stand
Instrumen pemadat Pipa, spesimen Holder, flowmeter, Air Regulator Tekanan, Frame, Hose
Connector, Hose Konektor ke kompresor, volume udara tahun 2000 liter yang diberikan, hasil
tes menunjukkan bahwa tinggi lebih besar dari pasir besar nilai permeabilitas. Setiap
ketinggian tambahan dengan pasir 1 cm, akan meningkatkan nilai permeabilitas pasir sekitar
0,04 sampai 0,0693. Kata Kunci: Nilai Permeabilitas Pasirproses pengecoran yang dilakukan. Pada I.
PENDAHULUAN
proses pengecoran permeabilitas bahan Kualitas benda hasil produk pengecoran merupakan salah satu parameter penting logam ditentukan oleh material cetakan, agar kualitas benda hasil produk komposisi kimia logam cair maupun pengecoran dapat lebih ditingkatkan.
Dewi Chandra RG, Dadang Mh B, Pengaruh Tinggi Pasir …………..
Pengecoran dengan cetakan pasir melibatkan aktivitas-aktivitas seperti menempatkan pola dalam kumpulan pasir untuk membentuk rongga cetak, membuat sistem saluran, mengisi rongga cetak dengan logam cair, membiarkan logam cair membeku, membongkar cetakan yang berisi produk cord an membersihkan produk cor. Hingga sekarang, proses pengecoran dengan cetakan pasir masih menjadi andalan industri pengecoran terutam industri- industri kecil. Produk pengecoran seperti cylinder block sering ditemui cacat yaitu antara lain terjadinya rongga udara (Blow hole) dan cacat cetakan rontok (droping mold), Cacat pengecoran berupa rongga udara disebabkan karena adanya gas-gas yang terjebak di dalam rongga cetak. Usaha untuk menguranginya dapat dilakukan dengan meningkatkan permeabilitas cetakan sehingga gas mudah keluar dari rongga cetak serta mengurangi kadar gas yang dihasilkan oleh campuran pasir cetak. Sedangkan cacat cetakan rontok disebabkan karena cetakan tidak mampu menahan tekanan dari logam cair saat mengisi rongga cetak. Untuk menguranginya dilakukan dengan meningkatkan kuat tekan dari pasir cetak. Sifat kuat tekan dan permeabilitas pasir cetak ditentukan oleh komposisi campuran pasir cetak, yaitu kadar air, kadar bahan pengikat (bentonit), dan ukuran butiran pasir. Ada beberapa macam metoda untuk menguji permeabilitas pada proses pengecoran tersebut diantaranya adalah metoda Falling head, metoda Constant
II. METODE PENELITIAN
head
Proses pemotongan benda kerja atau meratakan permukaan benda kerja dengan alat pisau potong atau cutter frais. Proses ini kami gunakan untuk meratakan memotong dan meratakan permukaan tool clamper.
Proses merakit komponen-komponen agar tersusun menjadi satu kesatuan. Proses ini dilakukan sebagai tahap akhir dari proses pembuatan alat uij permeabilitas pasir.
Proses Perakitan
Proses pembuatan lubang pada permukaan benda kerja sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan. Proses drilling kami gunakan untuk membuat lubang untuk dudukan baut.
Proses Drilling
Proses turning atau pembubutan adalah proses pembentukan benda kerja berbentuk silinder atau meratakan permukaan benda kerja dengan pahat. Proses ini kami gunakan untuk membuat alur pada tool clamper.
Proses Turning
Proses Milling
, metoda Lea and Nurse dan metoda Schonlin & Hillsdorf’ (Cabrera, 1999). Penelitian sebelumnya telah membuktikan bahwa metoda Failling
Dalam proses pembuatan tool clamper proses-proses yang digunakan adalah sebagai berikut :
20 Permeabilitas adalah ukuran mudah tidaknya suatu medium pori dilewati oleh fluida.
Menetapkan jadwal dan pembagian kerja diantara tim peneliti b.
Studi Literatur 2. Persiapan Umum a.
Metoda penelitian yang digunakan adalah metoda eksperimen, eksperimen dilkukan di bengkel teknik mesin PNJ. Tahapan penelitian sebagai berikut : 1.
cocok untuk uji permeabilitas pasir dengan porositas yang kecil. Penelitian ini bertujuan untuk pengaruh ketinggian pasir terhadap nilai permeabilitas pasir.
Head merupakan metoda yang paling
Menetapkan disain penelitian c. Perancangan alat 3. Pelaksanaan Pembuatan alat. POLITEKNOLOGI VOL. 9 NO. 3, SEPTEMBER 1010
Gambar 1 Alat Uji Permeabilitas Pasir
Keterangan : 1.
Pipa Pemadat terbuat dari pipa PVC berdiameter 2” dengan panjang 120 mm
Analisis Data Proses perakitan alat
Proses Turning Proses Drilling Kesimpulan Pegambilan data
Rancangan alat uji permeabilitas pasir Proses pengelasan Proses Milling
Gambar 5. Sambungan Pipa Pemadat Penutup Pipa
Sambungan pipa pemadat berbentuk silinder yang terbuat dari PVC dan terdiri dari dua jenis yaitu sambungan pipa dengan ulir dalam dan ulir luar.
Gambar 4. Pipa Pemadat Sambungan Pipa Pemadat
Setelah dipotong, ujung pipa dihaluskan selama 60 menit dengan mesin bubut. Setelah itu dibuat kasar pada bagian dalamnya dengan menggunakan penggores selama 20 menit.
130 mm, 140 mm, dan tebal 3 mm. Pemotongan pipa PVC dengan panjang tersebut memakan waktu sekitar 10 menit.
Gambar 3 Speciment Holder Pipa Pemadat
mempunyai bagian- bagian, diantaranya yaitu pipa pemadat, sambungan pipa pemadat, dan penutup pipa.
Speciment Holder Speciment Holder
flowmeter , pemadat pasir dan regulator.
Alat uji permeabilitas pasir terdiri dari 7 komponen utama yaitu speciment holder, rangka, mika, manometer tabung U,
Diagram alir penelitian Gambar 2 Diagram alir penelitian III.
Regulator 2. Gas Flowmeter 3. Selang ( Kompresor) 4. Landasan 5. Chasing 6. Selang (Pneumatik) 7. Pressure Manometer 8. Penjepit
HASIL DAN PEMBAHASAN
Penutup pipa 2” berbentuk silinder yang terbuat dari PVC
Dewi Chandra RG, Dadang Mh B, Pengaruh Tinggi Pasir …………..
Gambar 6 Penutup Pipa
Proses perakitan speciment holder dilakukan
Gambar 7 Manometer Tabung U
setelah semua pipa 2” dibuat, dan sambungan serta penutup pipa 2”
Flowmeter didapatkan.
Flowmeter yang digunakan yaitu flowmeter DWYER jenis rotameter Sambungan pipa jenis ulir dalam dan dengan spesifikasi sebagai berikut : penutup pipa disambungkan dengan lem khusus pipa. Kemudian pipa 2” dengan
Q max = 5 panjang 120, 130 dan 140 dihubungkan dengan sambungan pipa jenis ulir luar
P max = 100 [Psi] = 7 [bar] dengan seal tape. Setelah itu, kedua sambungan pipa tersebut disatukan.
Rangka
Rangka terdiri beberapa besi hollow 20 x 40 mm dengan sambungan las yang dipotong-potong berdasarkan ukuran sebesar 1000 x 450 x 700 mm dan memakan waktu sekitar 60 menit. Setelah itu, potongan-potongan tersebut disambung dan dilas dengan waktu sekitar 40 menit dan didinginkan selama Gambar 8. Flowmeter 30 menit, lalu dilakukan pengecatan
Regulator Udara Bertekanan
sekitar 30 menit, dan dibiarkan selama 2 Udara dari kompresor selanjutnya akan jam hingga kering. Total waktu untuk disalurkan ke regulator sesuai dengan pembuatan rangka tersebut adalah 4 jam kebutuhan. Untuk mengatur besar 40 menit. kecilnya udara yang masuk, diperlukan keran udara yang terdapat pada regulator, sehingga udara yang disuplai sesuai dengan kebutuhan kerjanya.
Adapun unit pengolahan udara dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Gambar 6. Rangka Manometer
Manometer yang digunakan yaitu manometer PUDAK jenis tabung U terbuka dengan spesifikasi sebagai berikut :
Gambar 9. Regulator Udara Bertekanan
∆ H max = 20 [cm] Regulator yang digunakan yaitu
Ø tabung = 5 [mm] regulator jenis regulator dengan tabung
22 POLITEKNOLOGI VOL. 9 NO. 3, SEPTEMBER 1010 penyaring dengan spesifikasi sebagai berikut : a.
Berkapasitas P max = 20 [bar] b.
5. Memasang nipple pada regulator, flowmeter dan speciment holder.
Data Hasil Pengujian Dan Analisa
= 3 .
8. Mencatat debit pada flowmeter kemudian hitung waktu berdasarkan rumus
7. Membuat beda ketinggian manometer 10 [cm] dengan mengatur debit pada flowmeter.
6. Membuka katup tekanan pada regulator.
5. Menyambungkan selang spiral pada kompressor, sebelum itu pastikan regulator dalam keadaan tertutup sehingga tekanan pada kompressor menunjukkan angka 0.
4. Menyalakan kompressor.
3. Mengisi manometer tabung U dengan cairan sampai keadaan sama tinggi.
2. Pasir yang telah ditimbang diletakkan pada spiciment holder kemudian dipadatkan sesuai dengan ketinggian yang ditentukan.
Menimbang pasir cetak sesuai dengan berat yang ditentukan.
Prosedur Pengujian 1.
Pengujian alat uji permeabilitas pasir cetak ditujukan untuk mengetahui Nilai Permeabilitas Pasir. Pada penelitian ini, dapat ditentukan waktu dan perbedaan ketinggian (∆H) pada manometer tabung U sehingga melalui perhitungan di dapatkan nilai permeabilitas pasir.
Deskripsi Pengujian
6. Menghubungkan instrument- instrument yang telah dipasang pada dudukan instrument dengan menggunakan selang pneumatik. Proses perakitan ini memakan waktu 3 jam.
4. Memasang regulator, flowmeter, manometer, dan speciment holder pada dudukan instrument yang telah dibor dengan baut sesuai dengan rancangan.
1 buah lubang pemasukan udara yang dihubungkan dengan kompresor c. 1 buah lubang pengeluaran tekanan udara yang dihubungkan dengan
3. Memasang dudukan instrument pada rangka dengan menggunakan sekrup.
2. Rangka di bor sesuai dengan lubang pada dudukan instrument.
Dudukan instrument yang terbuat dari mika, dibor dengan menggunakan bor tangan sesuai dengan ukuran yang ditentukan.
Setelah komponen utama selesai dibuat, maka dilakukan proses perakitan alat yaitu sebagai berikut: 1.
Perakitan Alat
Dudukan instrument terbuat dari mika berukuran 1000 x 500 x 5 mm yang berfungsi sebagai tempat meletakkan instrument.
Dudukan instrument
∆ H max = 20 cm dan Ø tabung = 5 mm.
Manometer yang digunakan yaitu manometer PUDAK jenis tabung U terbuka dengan
Gambar 10. Pemadat Pasir
2” x 75 mm sedangkan untuk ukuran penumbuknya adalah Ø 2” x 137 mm.
Pemadat pasir terdiri 2 bagian yaitu alas dan penumbuk yang terbuat dari kayu. Ukuran alas yaitu Ø
Pemadat Pasir
Flow meter
Bahan uji yang digunakan yaitu pasir cetak. Pengambilan data pada setiap tinggi pasir sebanyak 5 kali. Pada tinggi pasir (H) = 5 [cm] diperoleh massa pasir sebesar 170 [gr] dan massa jenisnya adalah:
Dewi Chandra RG, Dadang Mh B, Pengaruh Tinggi Pasir …………..
170 Q 1 =
= T
∆ H PERMEA-
3
4 ∙ 5.4 ∙ 5.4 ∙ 5
BILITAS = 1.4845 3 10 1200 100 0.5623
Perbedaan tekanan pada manometer 10 1200 100 0.5623 = 2 2 1 1
∙ ∙ ℎ − ∙ ∙ ℎ 10 1200 100 0.5623 10 1200 100 0.5623 = 981 2 2 10 1200 100 0.5623
− 2.50155 P rata-rata = 0.5623
N
= 978.49845 2 Nilai Permeabilitas untuk masing- Sehingga Permeabilitas dapat dihitung masing tinggi pasir sebagai berikut: dengan rumus:
Tabel 4 Nilai Permeabilitas Pasir pada ∙
=
masing-masing ketinggian pasir ∙ ∙
= 0.4560 Tinggi Pasir Nilai Permeabilitas
(cm) Pasir
Tabel 1 Hasil Pengujian tinggi pasir 5 cm
5 0.4560 Q 6 0.5253
T ∆ H PERMEA-
3
7 0.5623 BILITAS
Grafik hubungan Permeabilitas dengan 10 1250 96 0.4560 tinggi pasir seperti ditunjukkan pada
Gambar dibawah ini: 10 1250 96 0.4560 10 1250 96 0.4560 10 1250 96 0.4560 0.6
ir
10 1250 96 0.4560 0.55 Pas
s
= 0.4560 0.5
ita − il 0.45 ab
Dengan cara yang sama dilakukan untuk
e rm 0.4
pengujian pada tinggi pasir 6 cm dan 7
Pe
cm. Pada tinggi pasir 6 cm massanya 4.5 5.5 6.5 7.5
ai il
adalah 204 gram dan pada tinggi pasir 7
N [cm] cm massanya 238 gram.
Hasil pengujian pada tinggi pasir 6 cm
Gambar 11 Grafik Hubungan Permeabilitas
ditabulasikan pada tabel 2 berikut:
pasir dengan tinggi pasir Tabel 2 Hasil Pengujian tinggi pasir 6 cm Pada Gambar 11 tersebut nampak bahwa
peningkatan Nilai Permeabilitas pasir Q linier dengan penambahan ketinggian
T PERMEA-
∆ H
3
pasir. Semakin tinggi pasir maka Nilai BILITAS
Permeabilitasnya pun semakin meningkat. Setiap penambahan 10 1200 100 0.5253 ketinggian pasir sebesar 1 cm, akan 10 1200 100 0.5253 meningkatkan Nilai Permeabilitas Pasir 10 1200 100 0.5253 sekitar 0.04 hingga 0.0693. 10 1200 100 0.5253 10 1200 100 0.5253
P rata-rata = 0.5253
N Tabel 3 Hasil Pengujian tinggi pasir 7 cm
24 POLITEKNOLOGI VOL. 9 NO. 3, SEPTEMBER 1010
IV. KESIMPULAN
Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi kedudukan pasir maka Nilai Permeabilitasnya semakin meningkat.
Setiap penambahan ketinggian pasir sebesar 1 cm, akan meningkatkan Nilai Permeabilitas Pasir sekitar 0.04 hingga 0.0693.
V. DAFTAR PUSTAKA J. G. Cabrera, A. R. Cusens, and C. J.
Lynsdale.1999, Porosity and
Permeability as Indicators of .
IABSE
Concrete Performance
Report, Vol. 57/1, pp. 249-254 McWhorter, D. B. and D. K. Sunda,
1977. Ground-Water Hydrology and
Hydraulics . Water Resources Publications. Fort Collins, CO. pg.
79-80. P. C. Hewlett, and Y. N. Chan. 2001.
Assessment of Concrete Durability by Intrinsic Permeability . Durability of Building Materials and
. Proceedings of the
Components
, held
Fifth International Conference
Nov 7-9, 1990, Brighton, UK; Ed. by J. M. Baker, P. J. Nixon, A. J. Majumdar, and H. Davies; E & FN Spon, London, pp. 503-513. R. K. Dhir and E. A. Byars. 2003.
Pulverized Fuel-Ash Concrete Intrinsic Permeability . ACI
, Nov-Dec, Vol
Materials Journal 90, No. 6, pp. 571-580.
Surdia Tata and Chijiwa Kenji, 1992,
Teknik Pengecoran Logam , Pradnya Paramita, Jakarta.
T. Hakkinen. 2002. The Permeability of
High Strength Blast Furnace Slag . Concrete Nordic Concrete Research, Publication No. 11 , pp.55-66.