perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
i
PENGARUH VARIASI JENIS BENTONIT
TERHADAP TINGKAT PERMEABILITAS DAN KEKUATAN TEKAN
PADA CETAKAN PASIR GREEN SAND
SKRIPSI
Oleh:
DWI HARTONO
K 2507014
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2012
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
PENGARUH VARIASI JENIS BENTONIT
TERHADAP TINGKAT PERMEABILITAS DAN KEKUATAN TEKAN
PADA CETAKAN PASIR GREEN SAND
SKRIPSI
Oleh:
DWI HARTONO
K 2507014
Skripsi
Ditulis dan diajukan untuk memenuhi persyaratan mendapatkan gelar Sarjana
Pendidikan Program Pendidikan Teknik Mesin
Jurusan Pendidikan Teknik Kejuruan
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2012
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
HALAMAN PERSETUJUAN
Skripsi ini disetujui untuk dipertahankan dihadapan tim penguji skripsi
Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Surakarta, Juli 2012
Pembimbing I
Budi Harjanto, S. T., M. Eng NIP. 19790116 200501 1 001
Pembimbing II
Herman Saputro, S.Pd., M.Pd., M.T. NIP. 19820811 200604 1 001
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iv
SURAT PERNYATAAN
Dengan ini penulis menyatakan bahwa dalam penulisan skripsi ini tidak
terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu
perguruan tinggi dan menurut sepengetahuan penulis juga tidak terdapat karya
atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali secara
tertulis mengacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surakarta, Oktober 2012
Penulis
DWI HARTONO
K 2507014
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
v
PENGESAHAN
Skripsi ini telah dipertahankan dihadapan tim penguji Skripsi Fakultas
Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima
untuk memperoleh persyaratan gelar Sarjana Pendidikan.
Pada hari : Senin
Tanggal : 30 Juli 2012
Tim Penguji Skripsi
Nama Terang
Ketua : Danar Susilo W., S.T., M.Eng
Sekretaris : Yuyun Estriyanto, S.T, M.T
Penguji I : Budi Harjanto, S.T., M.Eng
Penguji II : Herman Saputro, S.Pd., M.T., M.Pd
Disahkan oleh :
Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Sebelas Maret
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vi
ABSTRACT
Dwi Hartono. THE INFLUENCE OF VARIATION BENTONITE TYPE ON THE
PERMEABILITY AND POWER TO PRESS ON THE GREEN SAND MOLDING
SAND. Thesis, Surakarta: Faculty of Teacher Training and Education. Eleven
University of Surakarta March, July 2012.
The purpose of this study was to: (1) Knowing the effect of variation in
types of bentonite on the permeability on the in green sand molding sand. (2)
Knowing the effect of variation in types of bentonite on the strength to press on
the green sand molding sand.
The study was conducted at the Laboratory of the Polytechnic
Manufacturing Ceper Klaten by using the main ingredient in the form of silica
sand, bentonite and water. Sample of the study is a green sand molding sand
mixture having the composition of silica sand - water with different types of
bentonite (Bent-A Ultra, Ultra Bent-B, and BK). Sand mold is made by manual,
the standard composition of 1000 grams of sand: 9% bentonite: 4.5% water.
Specimen testing performed 2 times the level of permeability testing using Tester
permeability and compressive strength testing using a Universal Sand Strength
Machine. Techniques used in data analysis is descriptive of data.
The results of this study were: (1) The effect of variation in types of
bentonite on the permeability on the in green sand molding sand. (2) The effect of
variation in types of bentonite on the strength to press on the green sand molding
sand.
Key words: green sand molding sand, types of bentonite, level of permeability,
power to press.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vii
ABSTRAK
Dwi Hartono. PENGARUH VARIASI JENIS BENTONIT TERHADAP
TINGKAT PERMEABILITAS DAN KEKUATAN TEKAN PADA
CETAKAN PASIR GREEN SAND. Skripsi, Surakarta : Fakultas Keguruan dan
Ilmu Pendidikan. Universitas Sebelas Maret Surakarta, Juli 2012.
Tujuan penelitian ini adalah untuk : (1) Mengetahui pengaruh variasi
jenis bentonit terhadap tingkat permeabilitas pada cetakan pasir green sand. (2)
Mengetahui pengaruh variasi jenis bentonit terhadap kekuatan tekan pada cetakan
pasir green sand.
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Politeknik Manufaktur Ceper
Klaten dengan menggunakan bahan utama berupa pasir silika, bentonit dan air.
Sampel penelitian yang digunakan adalah cetakan pasir green sand yang
mempunyai komposisi campuran pasir silika – air dengan jenis bentonit yang
berbeda (Ultra Bent –A, Ultra Bent –B, dan BK). Cetakan pasir dibuat dengan
cara manual, dengan komposisi standar sebesar 1000 gr pasir : 90 gr bentonit : 4,5
ml air. Pengujian spesimen dilakukan 2 kali yaitu pengujian tingkat permeabilitas
yang menggunakan alat Permeability Tester dan pengujian kekuatan tekan yang
menggunakan alat Universal Sand Strength Machine. Teknik yang digunakan
dalam analisis data adalah data diskriptif.
Hasil penelitian ini adalah : (1) Adanya pengaruh variasi jenis bentonit
terhadap tingkat permeabilitas pada cetakan pasir green sand. (2) Adanya
pengaruh variasi jenis bentonit terhadap kekuatan tekan pada cetakan pasir green
sand.
Kata kunci : Cetakan pasir green sand, Jenis bentonit, Tingkat Permeabilitas,
Kekuatan Tekan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
viii
MOTTO
“Tantangan Dan Masalah Merupakan Tanda Bahwa Kita Masih Hidup.”
“Kekuatan Terbesar Untuk Menyelesaikan Pekerjaan Adalah Pada Saat Kita Berani Untuk Memulainya.”
Ω Parlindungan Marpaung Ω
“Bersyukurlah Karena Engkau Tidak Memiliki Semua Yang Diinginkan, Jika Kamu Memiliki Semuanya, Apalagi Yang Hendak Kau Cari”
“Bersyukurlah Atas Setiap Tantangan Baru, Karena Hal Itu Akan Membangun Kekuatan Dan Karaktermu”
Ω Syeikh Irfan El Hakeem Ω
“Selalu Semangat Dan Senyum Selamanya.”
Ω Mimo Ω
“Hidup Adalah Perjuangan, Maka Berjuanglah Dengan Semangat
Untuk Mendapatkan Hidup Yang Seutuhnya.”
Ω Dwi Hartono Ω
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ix
PERSEMBAHAN
Skripsi ini saya persembahkan untuk :
Ayah dan ibuku tercinta
Kakak dan adikku
Penyemangat dan harapanku
Teman-teman dekatku
Mahasiswa PTM 2007 yang paling jossst
Dosen-Dosen PTM
Almamaterku
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
x
KATA PENGANTAR
Segala puji hanya bagi Allah SWT yang telah memberikan kepada kita
nikmat, taufiq, rahmat, hidayah serta inayah-Nya, sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini yang berjudul “Pengaruh Variasi Jenis Bentonit
Terhadap Tingkat Permeabilitas Dan Kekuatan Tekan Pada Cetakan Pasir
Green sand”.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini banyak
menghadapi hambatan dan kesulitan. Namun dengan bantuan dari berbagai pihak
hambatan dan kesulitan tersebut dapat teratasi. Oleh karena itu, penulis
mengucapkan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dan
memberi dukungan moral, maupun spiritual kepada penulis, antara lain :
1. ALLAH SWT atas segala kenikmatan dan karunia yang telah diberikan.
2. Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret
Surakarta
3. Bapak Drs. Sutrisno, S.T., M.Pd. selaku Ketua Jurusan Pendidikan Teknik
dan Kejuruan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
4. Bapak Yuyun Estriyanto, S.T, M.T, selaku Ketua Program Studi Pendidikan
Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.
5. Bapak Budi Harjanto S.T, M. Eng, selaku Koordinator Skripsi Pendidikan
Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta, sekaligus sebagai dosen
pembimbing I, yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam
menyusun skripsi.
6. Bapak Herman Saputro, S.Pd., M.T, M.Pd selaku pembimbing akademis
sekaligus Dosen pembimbing II, yang telah membimbing dan mengarahkan
penulis dalam menyusun skripsi.
7. Segenap dosen Program Studi Pendidikan Teknik Mesin yang telah bersedia
dengan ikhlas berbagi ilmu dengan penulis.
8. Segenap karyawan Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan FKIP UNS.
9. Bapak, Ibu, keluarga tercinta, dan penyemangatku yang telah memberikan
kasih sayang, semangat, dan dukungan yang tiada hentinya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xi
10. Teman-teman seperjuangan di Program Studi Pendidikan Teknik Mesin,
mahasiswa PTM 2007 yang telah memberikan kontribusi dalam
menyelesaikan skripsi ini.
11. Kepada seluruh pihak yang telah memberikan bantuan moral dan spiritual
hingga terselesaikannya skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih banyak kekurangan
dan jauh dari sempurna. Untuk itu kritik maupun saran yang sifatnya membangun
demi kebaikan skripsi ini sangat penulis harapkan.
Akhir kata penulis berharap bahwa skripsi ini dapat bermanfaat bagi
setiap orang yang membaca dan merupakan suatu referensi yang dapat
dipertimbangkan. Semoga Allah SWT senantiasa memberikan berkah maghfirah
bagi kita semua. Amin.
Surakarta, Juli 2012
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i
HALAMAN PENGAJUAN ............................................................................. ii
HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... iii
HALAMAN PERNYATAAN ......................................................................... iv
HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... v
HALAMAN ABSTRAK .................................................................................. vi
HALAMAN MOTTO ...................................................................................... viii
HALAMAN PERSEMBAHAN ...................................................................... ix
KATA PENGANTAR ..................................................................................... x
DAFTAR ISI .................................................................................................... xii
DAFTAR TABEL ............................................................................................ xiv
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah ....................................................................... 1
B. Identifikasi Masalah ............................................................................. 3
C. Pembatasan Masalah ............................................................................ 3
D. Perumusan Masalah ............................................................................ 3
E. Tujuan Penelitian ................................................................................ 4
F. Manfaat Penelitian ............................................................................... 4
BAB II LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka .................................................................................. 5
1. Proses Pengecoran .......................................................................... 5
2. Pasir Cetak ..................................................................................... 11
3. Bentonit .......................................................................................... 21
4. Permeabilitas .................................................................................. 25
5. Kekuatan Tekan ............................................................................. 26
B. Penelitian yang Relevan ....................................................................... 28
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiii
C. Kerangka Pemikiran ............................................................................. 29
D. Hipotesis penelitian .............................................................................. 30
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu Penelitian .............................................................. 32
B. Pendekatan dan Jenis Penelitian........................................................... 33
C. Data dan Sumber Data ......................................................................... 33
D. Teknik Sampling .................................................................................. 34
E. Teknik Pengumpulan Data ................................................................... 34
F. Teknik Analisis Data ............................................................................ 40
G. Prosedur Penelitian............................................................................... 41
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Deskripsi Data ...................................................................................... 44
B. Pembahasan Hasil Penelitian ............................................................... 47
BAB V KESIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN
A. Kesimpulan .......................................................................................... 49
B. Implikasi ............................................................................................... 49
C. Saran ..................................................................................................... 50
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Hasil komposisi bentonit jenis Ultra Bent -A .................................... 23
Tabel 2. Hasil komposisi bentonit jenis Ultra Bent -B .................................... 23
Tabel 3. Hasil komposisi bentonit jenis BK ................................................... 24
Tabel 4. Hasil Pengujian Tingkat Permeabilitas .............................................. 44
Tabel 5. Hasil Pengujian Kekuatan Tekan ....................................................... 46
Tabel 6. Syarat fisik pasir cetak untuk berbagai jenis logam ........................... 48
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Konstruksi Dapur Kupola............................................................... 9
Gambar 2. Bentuk-Bentuk Butir Pasir ............................................................. 21
Gambar 3. Jenis Bentonit ................................................................................. 25
Gambar 4. Kerangka Pemikiran ....................................................................... 30
Gambar 5. Alat Uji Permeability Tester .......................................................... 36
Gambar 6. Alat Uji Universal Sand Strength Machine.................................... 37
Gambar 7. Timbangan Pasir ............................................................................. 37
Gambar 8. Sand Mixer ..................................................................................... 38
Gambar 9. Sand Rammer ................................................................................. 38
Gambar 10. Gelas Ukur.................................................................................... 39
Gambar 11. Cetakan Spesimen ........................................................................ 39
Gambar 12. Spesimen Cetakan Pasir Green Sand ........................................... 40
Gambar 13. Bagan Alir Proses Eksperimen ..................................................... 43
Gambar 14. Histogram Tingkat Permeabilitas ................................................. 45
Gambar 15. Histogram Kuat Tekan ................................................................. 46
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Perkembangan dan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi di dunia,
menuntut dunia perindustrian agar mampu menerapkan dan mengembangkan
teknologi yang semakin canggih untuk dapat menghasilkan produk yang
berkualitas serta proses produksi yang semakin canggih dan efisien dengan biaya
produksi yang lebih rendah.
Dalam pembangunan di dunia industri tidak lepas dari teknologi
pengolahan logam yang salah satunya adalah teknik pengecoran logam. Teknik
pengecoran logam dituntut untuk dapat menghasilkan benda kerja yang bagus dan
berkualitas dengan biaya yang rendah.
Faktor yang menentukan kualitas produk hasil pengecoran adalah proses
pengecoran dan kualitas cetakan yang digunakan serta campuran peleburan logam
itu sendiri. Cetakan merupakan perangkat penting untuk memberikan bentuk
coran di dalam sebuah pengecoran logam. Pada umumnya cetakan yang sering
dipakai dalam industri adalah cetakan pasir basah (green sand).
Pasir cetak dibentuk dari campuran pasir, bahan pengikat dan bahan
tambahan lainnya. Pasir merupakan komponen utama dalam pembentuk cetakan,
sedangkan bahan pengikat digunakan sebagai zat atau komponen pengikat antara
butir-butir pasir untuk mendapatkan cetakan dengan karakteristik tertentu dari
logam yang akan dicor dalam cetakan tersebut.
Pasir cetak masih banyak digunakan dalam proses pengecoran logam
karena biaya produksi yang dibutuhkan cukup rendah, dapat menggunakan pasir
bekas, ketahanan terhadap panas yang tinggi, pengoperasiannya yang mudah serta
kualitas yang dihasilkan cukup baik. Sedangkan bahan pengikat yang digunakan
masih diabaikan sifat dan karakteristiknya, sehingga perlu adanya pengkajian
tentang jenis bahan pengikat yang digunakan dalam pengecoran logam.
Cetakan dapat diperkuat atau dipermudah operasi pembuatannya dengan
menambahkan bahan pengikat. Bahan pengikat yang biasa digunakan antara lain
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2
lempung (bentonit), semen, water glass, dan resin. Dalam hal ini bahan pengikat
tersebut masih belum jelas sifat dan karakteristiknya serta pengaruhnya dalam
cetakan terhadap benda hasil pengecoran.
Cetakan yang baik adalah cetakan mempunyai tingkat permeabilitas yang
cocok dengan karakteristik logam cair yang dituang. Tingkat permeabilitas pada
cetakan juga dipengaruhi oleh bahan pengikat. Bahan pengikat ini akan
berpengaruh juga pada tingkat permeabilitas pasir cetak. Tingkat permeabilitas
yang terlalu kecil menyebabkan permukaan coran yang halus apabila udara dapat
keluar dalam waktu tertentu sebelum logam cair dingin dan beku, tetapi apabila
ada gelembung-gelembung udara yang terjebak dalam logam cair yang telah
dingin maka udara yang terjebak akan mengakibatkan permukaan yang cacat pada
hasil coran. Sedangkan tingkat permeabilitas yang terlalu tinggi maka pada waktu
penuangan logam cair ke dalam cetakan akan meresap ke sela-sela antar butiran
pasir cetak yang akan membuat hasil coran menjadi kasar. Sehingga dalam
penelitian ini akan menggunakan uji permeabilitas pada cetakan pasir basah untuk
mengetahui tingkat permeabilitas yang paling baik dengan campuran dari
beberapa jenis bentonit yang digunakan.
Pada proses pengecoran sering terjadi kerusakan pada cetakan akibat dari
tekanan saat penuangan logam cair ke dalam cetakan. Kekuatan tekan pada pasir
cetak berbeda-beda, tergantung pada jenis pasir yang digunakan dan jumlah bahan
pengikat yang dicampurkan serta kadar air dalam cetakan. Kekuatan yang tidak
cukup pada cetakan akan menyebabkan mudah rusaknya cetakan pada saat
penuangan cairan logam, sedangkan kekuatan yang berlebihan akan menyebabkan
sulitnya pembongkaran cetakan pada saat hasil pengecoran sudah jadi. Dalam
penelitian ini akan dicari kekuatan tekan yang dimiliki oleh cetakan pasir basah
yang baik dengan campuran dari beberapa jenis bentonit yang digunakan.
Dari uraian latar belakang permasalahan di atas, maka peneliti ingin
melakukan penelitian dengan mengambil judul “PENGARUH VARIASI JENIS
BENTONIT TERHADAP TINGKAT PERMEABILITAS DAN
KEKUATAN TEKAN PADA CETAKAN PASIR GREEN SAND”.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
B. Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat diidentifikasi beberapa
permasalahan, di antaranya:
1. Jenis bentonit yang digunakan diduga berpengaruh pada cetakan pasir
green sand.
2. Jenis bentonit yang digunakan dalam pengecoran logam sering diabaikan
jenis dan spesifikasinya.
3. Tingkat permeabilitas yang cocok untuk cetakan pasir dengan bentonit
sebagai bahan pengikatnya.
4. Kekuatan tekan yang cocok untuk cetakan pasir green sand.
C. Pembatasan Masalah
Agar penelitian yang dilakukan lebih mengarah pada sasaran yang akan
dicapai dan tidak menyimpang dari tujuan penelitian, maka dari berbagai
permasalahan yang timbul dibatasi pada:
1. Variasi jenis bentonit yang digunakan yaitu Ultra Bent - A, Ultra Bent - B
dan BK (Bentonit Komersil).
2. Spesimen penelitian adalah cetakan pasir basah (green sand).
3. Pengujian pada cetakan pasir green sand yang dilakukan yaitu pengujian
tingkat permeabilitas dan pengujian kekuatan tekan.
D. Perumusan Masalah
Berdasarkan identifikasi masalah dan pembatasan masalah dapat dibuat
rumusan masalah yaitu :
1. Bagaimanakah pengaruh variasi jenis bentonit terhadap tingkat
permeabilitas pada cetakan pasir green sand?
2. Bagaimankah pengaruh variasi jenis bentonit terhadap kekuatan tekan
pada cetakan pasir green sand?
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
E. Tujuan Penelitian
Berdasarkan perumusan masalah, tujuan yang hendak dicapai dari
penelitian ini adalah:
1. Mengetahui pengaruh variasi jenis bentonit terhadap tingkat permeabilitas
pada cetakan pasir green sand.
2. Mengetahui pengaruh variasi jenis bentonit terhadap kekuatan tekan pada
cetakan pasir green sand.
F. Manfaat Penelitian
Dari penelitian ini diharapkan akan memberi manfaat dan kontribusi
terhadap pembangunan nasional serta ilmu pengetahuan dan teknologi yaitu:
1. Memberikan pengetahuan baru atau masukan terhadap Program Studi
Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan
Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan UNS khususnya dalam bidang
pengecoran logam dengan pasir cetak.
2. Mengembangkan ilmu pengetahuan dalam dunia perindustrian khususnya
pengecoran logam dengan cetakan pasir green sand.
3. Mengetahui variasi jenis bentonit pada cetakan pasir green sand yang baik
dalam proses pengecoran logam.
4. Memberikan motivasi pada peneliti lain untuk mengembangkan penelitian
tentang pengecoran logam menggunakan jenis bentonit pada cetakan pasir
green sand.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka
1. Proses Pengecoran
Teknik pengecoran logam adalah pembentukan benda kerja dengan
cara mencairkan logam dalam dapur pelebur, kemudian dituangkan dalam
suatu cetakan dan dibiarkan sampai membeku dan selanjutnya dikeluarkan
dari dalam cetakan. Proses pengecoran merupakan proses tertua yang dikenal
manusia dalam pembuatan benda logam, bahkan telah ditemukan benda cor
yang diduga berasal dari tahun 2000 sebelum masehi. Pada awalnya
pengecoran digunakan untuk membuat perhiasan atau perak tempaan. Dewasa
ini pengecoran digunakan sebagai cara pembuatan suatu benda kerja karena
pada proses pengecoran dapat menghasilkan bermacam-macam model benda
kerja baik yang mudah maupun yang rumit, dan dalam ukuran benda kerja
yang kecil maupun berukuran besar yang tidak dapat dibuat dengan metode
yang lain.
Pada proses pengecoran meliputi beberapa tahap yaitu :
a. Pembuatan Cetakan
Cetakan adalah peralatan yang memegang peranan penting
dalam proses pengecoran. Cetakan yang paling banyak digunakan dalam
industri pengecoran logam adalah cetakan pasir. Jadi pasir cetak
merupakan suatu bahan yang memiliki sifat-sifat tertentu yang dapat
digunakan sebagai cetakan, sehingga tidak semua pasir dapat dijadikan
pasir cetak. Pasir cetak yang biasa digunakan adalah pasir gunung, pasir
pantai, pasir sungai dan pasir silika yang disediakan oleh alam. Pasir
yang digunakan bisa juga ditambahkan dengan bahan pengikat, misalnya
penambahan kadar lempung (bentonit), semen, water glass dan resin.
Ada banyak jenis cetakan dan metoda pembuatan cetakan yang
dapat dipakai pada proses pengecoran. Masing-masing jenis cetakan dan
metode pembuatannya masing-masing mempunyai batas kemampuan,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6
keuntungan dan kerugiannya. Ada beberapa faktor yang perlu
diperhatikan pada pemilihan jenis cetakan dan proses pembuatannya,
antara lain:
1) Biaya modal peralatan dan bahan.
2) Biaya kerja akhir cetakan agar siap dipakai, misalnya pembakaran
dan pengangkutan.
3) Ketepatan ukuran dan dimensi coran.
4) Pengendalian cetakan (polusi dan daur ulang bahan).
5) Biaya proses pembuatan.
6) Biaya pengerjaan akhir coran termasuk pemotongan, pengelasan,
perlakuan panas, dan permesinan.
7) Jumlah coran per satuan waktu.
8) Luas dan besarnya lantai bengkel pengecoran.
Pada prinsipnya faktor-faktor tersebut diperhitungkan untuk
memperoleh hasil guna yang tinggi dengan mutu logam yang sesuai
dengan keinginan pemesan.
Pada umumnya pemilihan jenis cetakan dan metoda pembuatan
cetakan pada proses pengecoran lebih ditekankan terhadap beberapa
teknis dan pertimbangan ekonomisnya di samping faktor kemungkinan
penerapan teknologi yang mampu digunakan. Jenis-jenis cetakan tersebut
antara lain :
1) Cetakan pasir basah (Green sand moulds)
2) Cetakan pasir muka kering (Skin dried moulds)
3) Cetakan pasir kering (Dry sand moulds)
4) Cetakan semen (Cemen process moulds)
5) Cetakan pasir proses CO2 (CO2 process moulds)
6) Cetakan pasir kulit kerang (Croning/Shell process moulds)
7) Cetakan pasir furan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
b. Persiapan Pengecoran
Persiapan pengecoran meliputi beberapa tahap di antaranya :
1) Pembuatan Pola
Pola dapat digolongkan menjadi dua yaitu logam dan pola
kayu, pola logam digunakan untuk menjaga ketelitian ukuran benda
cor, terutama pada saat proses produksi, sehingga umur pola bisa
lebih tahan lama dan produktifitasnya tinggi. Faktor terpenting untuk
menetapkan macam pola adalah proses pembuatan cetakan dimana
pola tersebut dipakai dan pertimbangan ekonomi yang sesuai dengan
jumlah dari pembuatan cetakan dan pembuatan pola.
2) Pembuatan Inti
Inti adalah suatu bentuk dari pasir yang dipasang pada
rongga cetakan untuk mencegah pengisian logam pada bagian yang
seharusnya berbentuk lubang atau berbentuk rongga dalam suatu
coran (Surdia, T., dan Chijiwa, K. 2000), contohnya lubang baut. Inti
ini biasanya dibuat dari pasir kali yang bersih yang dicampur dengan
bahan pengikat dan dipanaskan, sehingga memperoleh kekuatan
tertentu yang diinginkan. Pembuatan cetakan inti :
a) Menyiapkan pola.
b) Menyiapkan perlengkapan yang dibutuhkan (kawat, klem,
penumbuk, dan lain-lain).
c) Klem pola yang kuat.
d) Memasukkan pasir cetak ke dalam pola.
e) Memasukkan kawat kemudian padatkan pasir pada pola.
f) Membuat lubang gas di bagian tengah cetakan.
g) Mengeraskan cetakan sesuai dengan jenis pasir yang digunakan.
h) Setelah mengeras, lepaskan klem dan pola.
i) Memeriksa visual permukaan pada hasil cetakan.
j) Membersihkan pola dan melakukan pekerjaan secara berulang.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
3) Pembuatan Sistem Saluran
Sistem saluran adalah jalan masuk bagi cairan logam yang
dituangkan ke dalam rongga cetakan sistem saluran terbagi menjadi
beberapa bagian antara lain:
a) Cawan tuang yaitu merupakan alat yang menerima cairan logam
langsung dari ladel. Biasanya berbentuk corong atau cawan
dengan saluran turun pada cetakan.
b) Saluran turun yaitu saluran pertama yang membawa cairan
logam dari cawan tuang ke dalam pengalir dan saluran masuk,
dibuat tegak lurus dengan irisan berupa lingkaran.
c) Pengalir yaitu saluran yang membawa logam cair dari saluran
turun kebagian yang cocok pada cetakan. Pengalir biasanya
mempunyai irisan seperti trapesium atau setengah lingkaran.
d) Saluran masuk yaitu saluran yang mengisikan logam cair dari
pengalir ke dalam rongga cetakan. Saluran masuk dibuat dengan
irisan yang lebih kecil dari pengalir supaya mencegah kotoran
masuk ke dalam rongga cetakan.
4) Peleburan (pencairan logam)
Peleburan merupakan suatu proses mencairkan beberapa
bahan baku logam untuk menghasilkan logam baru yang memiliki
komposisi unsur-unsur tertentu. Untuk mencairkan logam dipakai
bermacam-macam tanur, tetapi yang sering dipakai dalam industri
pengecoran logam adalah jenis tanur listrik dan kupola. Pada tanur
listrik panas yang dihasilkan untuk melelehkan logam dihasilkan dari
busur listrik yang terjadi antara elektroda-elektroda, tanur listrik dulu
digunakan khusus untuk membuat baja-baja campuran dan baja-baja
karbon yang berkualitas tinggi tetapi sekarang digunakan untuk
membuat baja-baja karbon biasa. Panas yang dihasikan pada tanur
listrik dihasilkan dari busur listrik yang terjadi antara elektroda yang
dialiri arus listrik, bila arus listrik dijalankan busur api akan terjadi
pada elektroda dan memanaskan ruang lebur, sehingga mampu untuk
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
meleburkan logam cor. Akan tetapi dapur kupola dipergunakan
secara luas untuk peleburan logam cor karena mempunyai
keuntungan seperti konstruksinya yang sederhana,
mengoperasikannya mudah, memberikan peleburan secara terus
menerus, serta biaya operasionalnya yang relatif murah. Dapur
kupola berbentuk silinder tegak yang terbuat dari baja yang dilapisi
dengan batu tahan api yang terdiri dari beberapa bagian, yaitu: pintu
pengisi, kotak untuk mengalirkan angin (kotak sembur), saluran
terak, pintu pembersih, lubang pengeluaran. Untuk lebih jelasnya
lihat gambar 1.
Gambar 1. Konstruksi Dapur Kupola (Surdia, T., dan Chijiwa, K. 2000)
Pada saat pencairan logam, bahan baku seperti logam dan
kokas diisikan dari pintu pengisi, udara ditiupkan ke dalam melalui
tuyer dan dibakar hingga logam mencair, setelah itu logam cair dan
terak dikeluarkan melalui lubang-lubang keluar pada dasar kupola.
Kapasitas peleburan dari kupola dinyatakan oleh laju peleburan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
dalam satuan berat persatuan waktu, umumnya ditulis ton per jam.
Kapasitas peleburan dapat berubah tergantung kepada: volume
angin, perbandingan muatan besi dengan kokas serta syarat-syarat
operasi peleburan lainnya, walaupun diameter kupola sama.
5) Penuangan Logam
Penuangan adalah proses memasukkan cairan logam
kedalam rongga cetak yang terdapat pada cetakan. Proses ini
merupakan puncak dari pembuatan tuangan walaupun berlangsung
dalam waktu yang sangat pendek. Dalam proses ini logam cair yang
dikeluarkan dari tanur akan diterima oleh ladel pembawa dan
kemudian dituangkan ke dalam cetakan dengan menggunakan kowi
(gayung) penuang. Kowi (gayung) penuang biasanya berbentuk
kerucut atau silinder. Ladel pembawa dan kowi (gayung) penuang
terbuat dari plat baja dan bagian dalamnya dilapisi dengan batu tahan
api.
6) Pembongkaran dan Pembersihan Coran
Setelah proses penuangan selesai dan logam mengalami
pembekuan dalam waktu tertentu di dalam cetakan selanjutnya
kotak-kotak cetakan dikosongkan atau dibongkar dan benda-benda
coran dibersihkan dari pasir, serta menyingkirkan saluran tuang dan
dibongkar dengan martil atau untuk benda coran yang besar
digunakan alat potong mesin. Setelah itu benda-benda tuang dibawa
ke tempat-tempat pembersihan untuk menyingkirkan bram-bram
yang melekat pada benda hasil coran.
7) Pemeriksaan Hasil Coran
Pemeriksaan hasil coran dilakukan untuk memelihara
kualitas hasil dari coran, untuk menekan biaya dengan mengetahui
terlebih dahulu produk yang cacat. Pemerikasaan coran yang biasa
dilakukan adalah pemeriksaan rupa yang bertujuan untuk meneliti:
ketidakteraturan, inklusi retak, retakan, dan sebagainya yang terdapat
pada permukaan coran. Pemeriksaan cacat dalam yang bertujuan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
untuk meneliti adanya cacat seperti rongga udara, rongga
penyusutan, inklusi, retakan, dan sebagainya dalam hasil coran
dengan jalan tanpa merusak atau mematahkan yaitu dengan (sinar
radiografi, kekuatan super sonik, dan magnit). Pemeriksaan bahan
yang bertujuan untuk memeriksa ketidakteraturan bahan yang diteliti
dengan cara pengujian yang telah ditetapkan. Pemeriksaan kerusakan
yang dilakukan dengan cara mematahkan atau memotong produk
hasil coran untuk memastikan kualitas produk.
Ada beberapa jenis cacat pada pengecoran dengan
penggunaan cetakan pasir antara lain :
a) Sand blow; Terperangkapnya gas cetak (mold gases) saat
penuangan.
b) Pin holes; Seperti sand blow tetapi dalam ukuran kecil dari
tersebar.
c) Sand wash; erosi yang terjadi pada cetakan saat penuangan
sehingga bentuk cetakan berubah.
d) Scabs; permukaan kasar pada permukaan akibat encrustation
logam dan pasir.
e) Penetration; logam lebur terpenetrasi kedalam cetakan karena
fluiditas logam yang tinggi.
f) Mold shift; pergeseran antara cope dan drag sehingga
mengakibatkan parting line yang menonjol.
g) Core shift; pergeseran inti akibat dari buoyancy dari logam.
h) Mold crack; retaknya cetakan sehingga logam lebur membentuk
sirip pada produk akhir.
2. Pasir Cetak
Cetakan pasir yang digunakan pada industri pengecoran logam dapat
dibagi dalam dua bagian, yaitu cetakan pasir dengan bahan pengikat lempung
dan cetakan pasir dengan bahan pengikat khusus seperti, air kaca, semen,
dammar dan sebagainya. Pemilihan jenis pasir cetak biasanya disesuaikan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
dengan pemilihan cetakan yang akan dipakai yang memenuhi syarat-syarat
kriteria dari pasir cetak itu sendiri.
Peleburan logam pada umumnya mempunyai titik lebur di atas 1200
0C, maka tidak mudah untuk mendapatkan cetakan yang sanggup menahan
panas di atas temperatur tersebut. Untuk itu pasir cetak yang baik harus
memenuhi persyaratan cetakan.
a. Syarat-Syarat Pasir Cetak
Pasir cetak harus memenuhi persyaratan sebagai berikut (Surdia,
T. Dan Chijiwa, K. : 2000) :
1) Mempunyai sifat mampu bentuk
Yaitu mudah dalam pembuatan cetakan dengan kekuatan yang
diinginkan. Cetakan yang dihasilkan harus kuat sehingga tidak
mudah rusak karena proses penuangan logam cair.
2) Permeabilitas yang cocok.
Permeabilitas yang kurang baik akan menyebabkan cacat coran
seperti rongga penyusutan, gelembung gas, atau kekasaran
permukaan.
3) Distribusi besar butir pasir yang cocok.
Permukaan coran menjadi halus apabila coran dibuat dalam cetakan
yang butir pasir halus, tetapi apabila butiran pasir terlalu halus maka
gas akan sulit untuk keluar, sehingga dapat mengakibatkan cacat
seperti gelembung gas.
4) Tahan panas terhadap temperatur logam cair yang dituang.
Pasir dan pengikat harus memiliki derajat tahan api tertentu terhadap
temperatur tinggi saat logam cair dengan temperatur tinggi ini
dituang kedalam cetakan.
5) Mempunyai 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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
6) Mampu dipakai lagi.
Pasir harus dapat dipakai berulang-ulang dan dapat didaur ulang
supaya lebih ekonomis.
7) Pasir harus murah dan mudah didapat.
b. Macam-macam Pasir Cetak
Beberapa dari pasir cetak dapat dipakai begitu saja dan yang lain
dapat dipakai setelah dipecah-pecah atau diolah menjadi butir-butir yang
cocok digunakan sebagai pasir cetak. Dalam industri pengecoran logam
kebanyakan menggunakan pasir silika. Industri pengecoran logam sering
mencampur pasir yang memiliki kemampuan alir gas dan titik leleh yang
tinggi. Ada beberapa jenis pasir cetak yang dapat digunakan, antara lain :
1) Green-sand
Pasir green sand biasa digunakan pada pengecoran besi dengan berat
tuang sampai dengan 200 kg. Pasir ini terdiri dari campuran :
a) Pasir silika (ex daur ulang + pasir baru)
b) Bentonit 7,5% s/d 9% (aktif)
c) Air 3,5% s/d 4,5%
d) Coal-dust
Karakteristik dari pasir green sand ini adalah :
a) Pengerasan dicapai melalui pemadatan baik manual ataupun
masinal.
b) Mudah dibongkar.
c) Kemampuan daur ulang sangat baik.
d) Cetakan dicor sesegera mungkin.
2) CO2-process
Pasir CO2-process ini biasa digunakan untuk membuat inti dan
dalam batasan yang sempit juga cetakan. Pasir CO2-process terdiri
dari:
a) Pasir silika (baru)
b) Air kaca 2% s/d 5%
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
c) Aditive berupa brake-down agent atau yang sejenisnya untuk
meningkatkan kemampuan hancur.
Karakteristik pasir CO2-process antara lain :
a) Pengerasan diperoleh melalui pemadatan secara manual maupun
masinal kemudian direaksikan dengan gas CO2.
b) Memiliki kekerasan tinggi.
c) Permukaan harus dicoating untuk menghasilkan permukaan
coran yang baik.
d) Dapat disimpan ditempat kering selama beberapa hari sebelun
dicor.
e) Kemampuan hancur buruk.
f) Kemampuan daur ulang buruk.
3) Cement-process
Pasir Cement-process biasa digunakan pada pengecoran besi maupun
baja dengan berat tuang dalam ukuran yang besar. Cement-process
terdiri dari:
a) Pasir silika
b) Semen 7% s/d 10%
c) Air 4% s/d 8%
d) Gula tetes 3,5%
Karakteristik pasir Cement-process antara lain :
a) Pemadatan dilakukan secara manual.
b) Kekuatan tekan dapat mencapai 150 N/cm2 setelah 24 jam di
udara terbuka.
c) Permukaan harus dicoating untuk menghasilkan permukaan
coran yang baik.
d) Kemampuan hancur sangat buruk.
e) Dapat disimpan lama sebelum dicor.
f) Kemampuan daur ulang cukup baik.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
4) No-bake process
Pasir No-bake process ini baik digunakan pada pengecoran besi
maupun baja dengan ukuran kecil sampai besar, baik untuk inti
maupun cetakan. Pasir No-bake process terdiri dari:
a) Pasir silika
b) Resin (furan, phenolik) sesuai spek
c) Hardener atau katalis (tergantung kecepatan pengerasan yang
diinginkan).
Karakteristik pasir No-bake process antara lain :
a) Pemadatan ringan dilakukan secara manual selama maksimum
15 menit atau dapat diperpanjang dengan mengurangi jumlah
hardener.
b) Kekerasan maksimum dicapai setelah 6 jam.
c) Kualitas permukaan coran baik.
d) Dianjurkan coating.
e) Dapat disimpan lama sebelum dicor.
f) Kemampuan hancur setelah pengecoran sangat baik.
g) Kemampuan daur ulang baik.
5) Cold-box process
Pasir Cold-box process biasa digunakan sebagai pasir inti untuk
ukuran kecil atau sangat tipis. Komposisinya terdiri dari:
a) Pasir silika
b) Campuran Resin Phenol dan Polyisocianat (umumnya disebut
komponen 1 dan komponen 2) dengan perbandingan 1 : 1
sebanyak 0.8% s/d 1.3%.
c) Gas amoniak sebagai katalisator 0.05% s/d 0.2%.
Karakteristik dari pasir Cold-box process antara lain :
a) Pemadatan dilakukan secara masinal (dengan core-shotter).
b) Mampu alir sangat baik sehingga mampu mengisi bagian kotak
inti yang tipis.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
c) Kekerasan maksimum langsung dicapai setelah hembusan gas
amoniak.
d) Dapat disimpan lama sebelum dicor.
e) Kemampuan hancur setelah pengecoran sangat baik.
f) Kemampuan daur ulang baik.
6) Hot-box process
Pasir Hot-box process ini biasa digunakan untuk membuat inti
berukuran kecil ataupun tipis. Komposisinya terdiri dari:
a) Pasir silika
b) Resin furan maupun phenol 1.5% s/d 2%
c) Hardener 0.2% s/d 0.5%
Karakteristik pasir Hot-box process antara lain :
a) Kotak inti harus terbuat dari logam.
b) Pemadatan ringan dilakukan secara manual maupun masinal.
c) Pengerasan dilakukan dengan cara pemanasan.
d) Bila disimpan beberapa lama ketahanan patah dapat meningkat
sampai dengan 800 N/cm2.
e) Kemampuan hancur setelah pengecoran sangat baik.
f) Kemampuan daur ulang baik.
7) Resin Coated Sand (RCS)
Pasir Resin Coated Sand (RCS) ini dapat digunakan sebagai inti
maupun cetakan pada metode Shell-moulding. Pasir ini terdiri dari:
a) Pasir silika ataupun zirkon.
b) Resin Phenol.
c) Resin resol ataupun novolak.
d) Alkohol ataupun air sebagai pelarut.
e) Seluruh bahan dicampur dan dikeringkan dengan cara
pemanasan sehingga diperoleh butiran pasir yang terselubungi
dengan resin (resin coated sand).
Karakteristik dari pasir Resin Coated Sand (RCS) antara lain :
a) Pemadatan tidak diperlukan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
b) Pengerasan dicapai dengan pemasanan dengan temperatur 200
oC.
c) Kekuatan maksimum lansung dicapai setelah pengerasan.
d) Dapat disimpan lama sebelum pengecoran.
e) Kualitas permukaan coran sangat baik.
f) Kemampuan hancur setelah pengecoran sangat baik.
g) Kemampuan daur ulang buruk.
8) Oil Bentonit Binder (OBB)-sand
Pasir Oil Bentonit Binder (OBB)-sand merupakan pasir cetak green
sand bebas air yang digunakan sebagai pasir muka (facing-sand)
untuk mendapatkan kualitas permukaan yang baik. Komposisi pasir
ini terdiri dari:
a) Pasir silika
b) Bentonit
c) Minyak/gemuk
d) Aditive (besi oksida Fe2O3)
Karakteristik pasir ini antara lain :
a) Pengerasan dicapai melalui pemadatan secara manual.
b) Mudah dibongkar.
c) Kemampuan daur ulang buruk.
d) Cetakan dicor sesegera mungkin.
e) Kualitas permukaan coran baik.
Berikut jenis pasir yang sering digunakan dalam pembuatan
cetakan, antara lain :
1) Pasir Alam
Pasir alam adalah pasir yang berasal dari gunung, sungai
atau pantai. Kadar air dari pasir masih tinggi, sehingga cocok untuk
teknik green sand mould (cetakan berbahan pengikat bentonit).
Unsur dalam pasir alam terdiri dari : 74 % s/d 85 % SiO2, 8 % s/d 22
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
% lempung, dan kadar MgO, CaO, Fe2O3 dan sebagainya harus lebih
rendah.
2) Pasir Kwarsa atau Pasir Silika
Pasir silika adalah pasir alam yang merupakan komponen
utama (± 90 %) sebagai pembentuk pasir cetak, kandungan
terbanyaknya adalah Silika-Dioksida (SiO2) sehingga biasa disebut
Pasir Silika. Kandungan lain adalah pengotor antara lain : Na2O,
K2O, Al2O3, CaO, dan Fe2O3. Kandungan ini sedapat mungkin
dikurangi karena bersifat merugikan.
Keuntungan menggunakan pasir silika dalam industri
pengecoran logam adalah karena : (BBLM/ Japan International
Cooperation Agency, 2002)
a) Banyak terdapat di alam dan mudah ditambang.
b) Memiliki kekerasan dan abrasi yang cukup.
c) Ongkos produksinya murah.
d) Tersedia dalam berbagai ukuran dan distribusi (penyebaran
pasir).
e) Memiliki sifat refraktori yang tinggi.
(Yureman, Z. dan Bandanajaya : 2002), menerangkan
bahwa karakteristik pasir silika sebagai berikut:
a) Berat jenis 2,7 gr/cm3.
b) Temperatur cair 1720 0C (Sinter Point 1500
0C).
c) PH asam.
d) Warna putih hingga abu-abu kekuningan.
e) Mengalami pemuaian pada suhu 573 0C, yakni ± 1,5 % - 2 %.
3) Pasir Khusus
Pasir khusus adalah pasir cetak buatan yang digunakan
dengan tujuan untuk menghindari pengaruh tertentu dari logam cair
yang akan dituang. Macam pasir khusus ini adalah : Zirkon, Kromit,
Olivin, Magnesit, Mullite dan Chamotte (BBLM/JICA, 2002). Pasir
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19
ini jauh lebih mahal dibandingkan dengan kedua macam pasir di
atas, tetapi mempunyai unjuk kerja yang tinggi.
Dalam penelitian ini peneliti menggunakan jenis pasir green
sand dengan bahan pengikat bentonit yang berbeda jenis dengan
komposisi perbandingan, sebagai berikut:
a) Green sand (A)
pasir silika : Bentonit (Ultra Bent -A) : Air
1000 gram : 9% / 90 gram : 4,5% / 45 ml
b) Green sand (B)
pasir silika : Bentonit (Ultra Bent -B) : Air
1000 gram : 9% / 90 gr : 4,5% / 45 ml
c) Green sand (BK)
Pasir silika : Bentonit (BK) : Air
1000 gram : 9% / 90 gram : 4,5% / 45 ml
Perbandingan komposisi di atas penulis dapat dari perbandingan
standar atas dari komposisi cetakan pasir green sand yaitu pasir silika +
bentonit (7,5 s/d 9 %) + air (3,5 s/d 4,5 %). Banyaknya pasir yang
digunakan dalam membuat spesimen adalah 1000 gram.
c. Susunan Pasir Cetak
Pasir cetak biasanya kumpulan dari butir-butir pasir yang
berukuran bermacam-macam, tetapi untuk mendapatkan hasil yang baik,
harus menggunakan butir-butir pasir yang tersaring yang mempunyai
ukuran seragam. Komponen dari pasir cetak yaitu pasir + bahan pengikat
+ bahan tambahan (aditive). Ukuran butir pasir yang baik 0,02 s/d 0,2
mm, kriterianya meliputi kasar (50 % butiran > 0,2 mm), medium (45 %
butiran 0,1 s/d 0,2 mm), halus (40 % butiran 0,06 s/d 0,1 mm).
Bahan pengikat yang digunakan dalam membuat cetakan dari
pasir antara lain :
1) Bentonit (berbentuk tepung berwarna putih kelabu yang menjadi
licin bila dicampur air).
2) Semen (semen portland dan semen putih).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
20
3) Air kaca (Na2O.SiO2.H2O berbentuk cairan kental berwarna bening
sampai keputih-putihan).
4) Resin (hot-box resin, cold-box resin, no-bake resin, berbentuk cairan
encer berwarna coklat bening sampai gelap dan berbau tajam,
umumnya terdiri dari tiga komponen yang harus dicampurkan yaitu
resinnya sendiri, pengeras (hardener) dan pereaksi (katalisator)).
Bahan tambah (aditive) dibubuhkan ke dalam pasir cetak untuk
memperoleh karakteristik sebagai berikut :
1) Meningkatkan kehalusan permukaan menggunakan coal-dust dan
debu arang.
2) Meredam tegangan akibat pemuaian pasir silika dengan serbuk
gergaji dan tepung-tepungan.
3) Meningkatkan ketahanan panas dengan zirkon dan chromite.
4) Meningkatkan permeabilitas dengan tepung-tepungan dan serbuk
gergaji.
5) Meningkatkan kemudahan hancur dengan tepung-tepungan, gula
tetes dan serbuk gergaji.
Bentuk dan butir pasir cetak dapat digolongkan beberapa jenis
yakni:
1) Membundar atau membulat (Round), Jenis pasir yang paling banyak
menggunakan bahan-bahan pengikat yang menginginkan kekuatan
dan kemampuan alir gas (permeabilitas) yang baik. Dengan bentuk
pasir yang membundar, maka bentuk ini memberikan total luas
permukaan yang lebih kecil, sehingga lebih sedikit memerlukan
tempat serta mampu alir gas yang baik.
2) Menyudut (Anguler), jenis pasir yang banyak dipakai dalam
pengecoran besi cor dan non-ferro. Pemakaian bahan pengikat untuk
bentuk pasir seperti ini lebih tinggi dibandingkan dengan bentuk
membundar atau menyudut tanggung.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
3) Menyudut tanggung (Sub-Anguler), jenis pasir yang banyak
digunakan dalam pengecoran besi cor, baja cor dan logam non-ferro.
4) Bentuk gabungan/kristal (Compound), pasir cetak biasanya
kumpulan dari pasir yang bermacam-macam, untuk pasir yang
digunakan sebagai cetakan lebih baik tidak mempunyai butir pasir
yang seragam.
Gambar 2. Bentuk-bentuk Butir Pasir (Surdia : 2000)
d. Pengujian Pasir Cetak
Pasir cetak perlu diuji secara berkala untuk mengetahui 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 ketahanan suhu tinggi dan ukuran bentuk atau
besar butiran. Penelitian yang dilakukan penulis adalah melakukan
pengujian tingkat permeabilitas dan pengujian kekuatan tekan pada
cetakan pasir green sand.
3. Bentonit
Cetakan pasir yang digunakan dalam industri pengecoran logam
dapat dibagi dalam dua bagian, yaitu cetakan pasir dengan bahan pengikat
lempung (bentonit) dan cetakan pasir dengan bahan pengikat khusus seperti
air kaca, semen, damar, dan sebagainya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
22
Seperti yang telah diuraikan di atas jenis pengikat yang paling lazim
digunakan adalah bentonit karena relatif murah dan dapat memenuhi kriteria
benda tuang. Cetakan pasir dengan bahan pengikat bentonit terbagi dalam dua
bagian, yaitu cetakan pasir basah (green sand molding) dan cetakan pasir
kering (dry sand molding).
Bentonit adalah sejenis dari tanah lempung yang terdiri dari 10
sampai 0,01 µm yang fasa penyusutannya adalah montmorilonit sebesar 85%
dengan kandungan SiO2 (61 s/d 68 %), Al2O3 (21 s/d 24 %), Fe2O (1 s/d 2
%), CaO (2 s/d 3 %), MgO (3 s/d 4 %), K2O (< 0,05 %), Na2O (0 s/d 1 %),
H2O (10 s/d 11 %) (PD. Agribisnis dan Pertambangan, 2007), rumus kimia
dari montmorilonit yakni (Al2O3, 4SiO2 x H2O), keplastisannya terjadi karena
penggelembungan dengan penambahan air padanya dan merupakan batuan
vulkanis (Surdia : 2000). Nama bentonit diambil dari suatu nama tempat,
yaitu Front Benton di Wyoming USA dimana jenis lempung ini mula-mula
ditemukan. Bentonit mempunyai daya serap air yang tinggi, dan daya ikat
yang tinggi.
Bentonit memiliki struktur jaringan kristal yang unik dan kandungan
kimia yang mempunyai sifat mengikat, merekat, melumasi, mengentalkan,
dan menyerap. Dalam penelitian ini digunakan 3 jenis bentonit yaitu Ultra
Bent -A (baik), Ultra Bent -B (sedang), dan BK (Bentonit Komersil) (biasa).
Ultra Bent –A digunakan sebagai perekat pasir cetak dalam
pengecoran logam, berbentuk tepung yang berwarna putih atau terang, lebih
halus dan lembut bila dibanding dengan bentonit yang lain, memiliki konten
montmorilonit yang lebih tinggi, memiliki kekuatan basah yang sangat baik
dan kekuatan kering yang cukup. Jenis bentonit ini memiliki stabilitas panas
yang lebih baik bila dibandingkan dengan jenis bentonit yang lain.
Penggunaan Ultra Bent –A dapat mengurangi jumlah komposisi bentonit dan
jumlah air dari komposisi cetakan pasir sehingga lebih hemat. Selain itu, jenis
bentonit ini dapat meningkatkan intensitas dan fleksibilitas dari pasir cetak,
meningkatkan ventilasi atau tingkat permeabilitas yang baik sehingga
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
23
meningkatkan kualitas cor. Berikut tabel komposisi bentonit jenis Ultra Bent
–A antara lain :
Tabel 1. Komposisi bentonit jenis Ultra Bent -A
No Formula Consentrasi/ Kadar
1 SiO2 59,15 %
2 Al2O3 16,40 %
3 Fe2O3 11,81 %
4 CaO 5,31 %
5 MgO 3,89 %
6 TiO2 0,98 %
7 P2O5 0,69 %
8 Cl 0,57 %
9 SO3 0,42 %
10 K2O 0,38 %
11 MnO 0,09 %
12 Na2O3 0,07 %
13 ZrO2 0,05 %
14 SrO 0,04 %
15 Pr6O11 0,03 %
16 ZnO 0,02 %
17 SnO2 0,02 %
18 CuO 0,01 %
Ultra Bent –B digunakan sebagai perekat pasir cetak yang berbentuk
tepung yang berwarna kekuning-kuningan, lebih kasar bila dibanding dengan
Ultra Bent –A, memiliki konten montmorilonit yang baik, memiliki kekuatan
basah yang cukup baik dan kekuatan kering yang cukup. Jenis bentonit ini
memiliki stabilitas panas yang cukup baik. Berikut komposisi bentonit jenis
Ultra Bent –B antara lain :
Tabel 2. Komposisi bentonit jenis Ultra Bent -B
No Formula Consentrasi/ Kadar
1 SiO2 58,67 %
2 Al2O3 16,03 %
3 Fe2O3 11,78 %
4 CaO 5,70 %
5 MgO 4,06 %
6 TiO2 1,01 %
7 P2O5 0,73 %
8 Cl 0,63 %
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
24
Tabel 2. Lanjutan komposisi bentonit jenis Ultra Bent -B
9 SO3 0,46 %
10 K2O 0,49 %
11 MnO 0,10 %
12 Na2O3 0,08 %
13 ZrO2 0,05 %
14 SrO 0,05 %
15 V2O5 0,03 %
16 ZnO 0,03 %
17 SnO2 0,03 %
18 CuO 0,01 %
19 Y2O3 0,01 %
Bentonit jenis BK (Bentonit Komersil) memiliki kriteria warna yang
lebih gelap, daya rekat kurang, lebih kasar bila dibanding dengan bentonit
yang lain, memiliki tingkat permeabilitas dan kekuatan tekan yang rendah
serta harganya juga lebih murah dibanding dengan bentonit lainnya. Berikut
komposisi bentonit jenis BK (Bentonit Komersil) antara lain :
Tabel 3. Komposisi bentonit jenis BK (Bentonit Komersil)
No Formula Consentrasi/ Kadar
1 SiO2 55,01 %
2 Al2O3 21,95 %
3 Fe2O3 13,86 %
4 CaO 2,85 %
5 MgO 0,86 %
6 TiO2 1,33 %
7 P2O5 0,42 %
8 Cl 0,38 %
9 SO3 0,78 %
10 K2O 1,97 %
11 MnO 0,26 %
12 Na2O3 0,03 %
13 ZrO2 0,06 %
14 SrO 0,04 %
15 Pr6O11 0,02 %
16 ZnO 0,03 %
17 SnO2 0,02 %
18 CuO 0,02 %
19 V2O5 0,04 %
20 Rb2O 0,02 %
21 NiO 0,01 %
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
Gambar 3. Jenis Bentonit (sumber : Polman Ceper Klaten)
4. Permeabilitas (Kemampuan Alir Gas)
Permeabilitas adalah kemampuan cetakan untuk mengeluarkan atau
membuang gas-gas dari cairan logam maupun gas-gas hasil reaksi antara
cetakan itu sendiri terhadap logam cair melalui lubang pori-pori pada cetakan
dengan kecepatan dan waktu tertentu pada saat pembekuan cairan logam.
Permeabilitas 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
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 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 dilakukan menggunakan alat
Permeability Tester, untuk mencari perbedaan tekanan dan waktu yang
diperlukan untuk melewatkan udara dengan cara membuat spesimen dengan
ukuran Ø 50 mm dan tinggi 50 mm dengan memadatkan pasir dalam silinder
pemadat yang telah mendapatkan pukulan pemadatan sebanyak tiga kali,
Ultra Bent –A Ultra Bent –B Bentonit BK
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
26
kemudian diuji menggunakan alat tersebut (Laboratorium Politeknik
Manufaktur Ceper Klaten).
Perbedaan hasil akan terlihat jika waktu yang ditempuh dalam
melewatkan tekanan yang sama tersebut menjadi berbeda. Jadi standarisasi
alat yang digunakan dalam penelitian akan sangat menentukan hasil
penelitian, demikian juga dengan dukungan dari teknisi maupun kalibrasi alat
harus benar-benar baik dan mempunyai validitas yang tinggi.
Dalam pengukuran permeabilitas, persamaan yang digunakan
sebagai berikut:
Keterangan:
P = Permeabilitas (cm3/menit)
Q = Volume udara
A = Luas irisan (19,625 cm2)
L = Pajang specimen (5 cm)
T = Waktu melewatkan Q
p = Tekanan udara
Besar kecilnya nilai permeabilitas biasanya digunakan atas dasar
jenis logam yang akan dituang ke dalam cetakan, serta tebal tipisnya dinding
dari benda tuangnya.
5. Kekuatan Tekan
Kekuatan tekan adalah kemampuan suatu bahan untuk menerima
beban atau gaya tekan dari luar agar tidak terjadi deformasi pada proses
produksi yang bisa menyebabkan pasir cetak itu mengalami perubahan
bentuk atau kerontokan pada cetakan. Kekuatan tekan pasir cetak 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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
27
rontokan dan pembengkakan cetakan, untuk menghindari perubahan bentuk
dari cetakan nilai kekuatan tekan harus mempunyai satuan harga minimum
yang sesuai dengan jenis cetakan pasir yang digunakan (Laboratorium
Politeknik Manufaktur Ceper Klaten). Sebaliknya kekuatan tekan yang
berlebihan mengakibatkan pembongkaran cetakan yang susah dan cetakan
dapat retak.
Kekuatan tekan ada dua macam yaitu kekuatan tekan basah dan
kekuatan tekan kering. Kekuatan tekan basah adalah kekuatan yang terdapat
pada pasir cetak setelah pasir tersebut dicampur dengan air dan dalam pasir
cetak tersebut masih ada air. Kekuatan basah ini dipengaruhi oleh kadar air
dan kadar lempung. Apabila kadar lempung tetap dan kadar air bertambah
maka kekuatan akan meningkat sampai titik maksimal tapi akan turun pada
titik tertentu. Kadar air tidak lagi sebagai aktifator dari lempung, sehingga
lempung akan menjadi pasta dan dapat menurunkan kekuatan basah dari pasir
cetak tersebut.
Kekuatan tekan kering adalah kekuatan yang terdapat pada pasir
cetak setelah air bebas yang terdapat dalam pasir cetak sudah habis. Pasir
tersebut mempunyai kekuatan untuk melawan erosi dan tekanan statis.
Kekuatan tekan kering ini dipengaruhi oleh kadar air dan lempung. Bila kadar
lempung tetap dan kadar air bertambah maka kekuatan tekan kering akan
meningkat. Berlawanan dengan kekuatan tekan basah, semakin banyak air
yang terdapat di dalam pasir cetak, maka lempung akan semakin encer dan
akan meyebar lalu menyelimuti pasir sehingga air bebas yang terdapat dalam
pasir sudah menguap maka kekuatan kering meningkat.
Pengujian kekuatan tekan pada pasir cetak dilakukan dengan alat
Universal Sand Strength Machine. Dengan ukuran spesimen Ø 50 mm dan
tinggi 50 mm, yang diukur dalam pengujian ini adalah kemampuan terhadap
tekanan sampai spesimen pengujian mengalami patah atau patahan. Kekuatan
tekan dapat dihitung:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
28
Laju pembebanan pada pengujian ini adalah 30 gr/cm2/detik untuk
spesimen basah, sedangkan untuk spesimen kering sebesar 150 gr/cm2/detik.
Ketentuan-ketentuan itu hanya berlaku bagi spesimen standar (Surdia, T., dan
Chijiwa, K. 2000).
B. Penelitian yang Relevan
Pada dasarnya suatu penelitian tidak beranjak dari nol secara murni, akan
tetapi pada umumnya telah ada acuan yang mendasari atau penelitian yang
terdahulu dan sejenis. Penelitian yang akan dilakukan ini merujuk pada penelitian
yang telah dilakukan sebelumnya.
Penelitian yang dilakukan oleh Andika Agus Purwono (2005)
menunjukkan bahwa variasi campuran kadar air dengan bahan pengikat bentonit
terhadap permeabilitas dan kekuatan tekan. Variabel bebas dalam penelitian ini
adalah variasi campuran kadar air pada bahan pengikat bentonit dan variabel
terikatnya adalah kemampuan alir gas (permeabilitas) dan kekuatan tekan cetakan
pasir basah. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen. Hasil penelitian
yang dilakukan di Laboratorium Politeknik Manufaktur Ceper Klaten ini
menunjukkan bahwa variasi campuran kadar air dengan bahan pengikat bentonit
yang optimal yaitu pada campuran yang kadar air dengan bahan pengikat bentonit
yang paling sedikit sehingga menghasilkan cetakan dengan tingkat permeabilitas
yang baik dan mempunyai kekuatan tekan yang sesuai dengan logam cair yang
akan dituang.
Deded Al Habib (2005) dengan judul “ Pengaruh persentase kadar air dan
bentonit terhadap mampu alir pasir (flowability) cetakan pasir basah” dengan
menggunakan metode eksperimen dan menggunakan sampling bertujuan.
Variabel bebas dalam penelitian ini adalah persentase kadar air dan bentonit,
variabel terikatnya adalah mampu alir pasir (flowability) cetakan pasir basah.
Hasil penelitian yang dilakukan di Laboratorium Politeknik Manufaktur Ceper
Klaten menyatakan ada pengaruh persentase kadar air dan persentase bentonit
terhadap mampu alir pasir (flowability) cetakan pasir basah.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
I Made Astika, DNK Putra Negara, Made Agus Susantika dengan judul
“Pengaruh Jenis Pasir Cetak dengan Zat Pengikat Bentonit Terhadap Sifat
Permeabilitas dan Kekuatan Tekan Basah Cetakan Pasir (Sand Casting)”. Dalam
penelitian ini digunakan jenis pasir laut, pasir gunung dan pasir sungai, dengan
variasi zat pengikat bentonit 4%, 6%, dan 8%, dan kadar air 4%. Pengujian yang
dilakukan adalah uji kekuatan tekan dan permeabilitas.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan zat pengikat bentonit
berpengaruh terhadap sifat permeabilitas dan kekuatan tekan cetakan pasir,
sedangkan jenis pasir tidak memberikan pengaruh yang nyata. Permeabilitas
cetakan pasir paling tinggi diperoleh pada penggunaan pasir gunung dengan zat
pengikat bentonit 4% yaitu sebesar 24,71 cm3/min, dan kekuatan tekan pasir
cetak paling tinggi diperoleh pada penggunaan pasir laut dengan zat pengikat
bentonit 8% yaitu sebesar 0,78 N/cm2.
Dari beberapa penelitian tersebut dapat ditarik garis besar bahwa bahan
pengikat yang digunakan dalam proses pembuatan cetakan akan sangat
mempengaruhi tingkat permeabilitas, kekuatan pasir cetak dan hasil dari
pengecoran, sehingga dalam penelitian yang dilakukan oleh peneliti akan
memvariasikan jenis bahan pengikat agar memperoleh tingkat permeabilitas yang
cocok, mempunyai kekuatan yang sesuai serta hasil cetakan yang baik dan
maksimal pada cetakan pasir green sand (cetakan pasir basah).
C. Kerangka Pemikiran
Pada proses pembuatan cetakan menentukan campuran jenis pasir dan
pengikatnya merupakan hal yang sangat penting, karena faktor jenis pasir sangat
berpengaruh pada hasil yang dicapai. Salah satu dari sifat-sifat mekanik bahan
yang penting adalah kekerasan yang dimiliki oleh pasir. Sifat ini sangat
diperlukan bagi pasir khususnya untuk pasir yang dalam penggunaannya sering
mengalami pembebanan kejut dan abrasi yang berulang-ulang.
Pasir silika adalah pasir alam dimana pada umumnya digunakan dalam
dunia pengecoran (90 % dari seluruh kebutuhan pasir) karena pasir silika ini
adalah pasir alam yaitu langsung didapatkan dari alam maka pasir silika ini
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
30
setelah diambil dicuci terlebih dulu, kemudian diklasifikasikan dalam bentuk
maupun besar butirnya.
Pada penelitian ini digunakan molding (cetakan) dibuat dari pasir cetak
dicampur dengan bahan pengikatnya. Campuran pasir ini diaduk di dalam mixer
hingga kedua komponen bercampur. Campuran pasir ini lalu dituang ke dalam
tabung besi. Sesudah ditaruh hingga penuh, pasir lalu ditumbuk sebanyak tiga kali
hingga berukuran Ø 50 dan tinggi 50 mm.
Variasi pada penelitian ini dengan mengubah jenis bahan pengikat
bentonit yaitu Ultra Bent –A, Ultra Bent –B, dan BK. Penelitian ini bertujuan
untuk mengetahui pengaruh variasi jenis bentonit terhadap tingkat permeabilitas
dan kekuatan tekan pasir cetak pada cetakan pasir green sand.
Berdasarkan uraian di atas ditentukan paradigma penelitian sebagai
berikut:
Keterangan:
X : Variasi Jenis Bentonit
Y1: Tingkat Permeabilitas
Y2: Kekuatan Tekan Pasir Cetak
Gambar 4. Kerangka Pemikiran Penelitian
D. Hipotesis Penelitian
Hipotesis adalah pernyataan tentative yang merupakan dugaan sementara
mengenai apa saja yang sedang diamati dalam usaha untuk memahaminya. Fungsi
hipotesis yaitu untuk menguji kebenaran suatu teori, memberikan gagasan baru
untuk mengembangkan suatu teori dan memperluas pengetahuan peneliti
mengenai suatu gejala yang sedang dipelajari.
X
Y1
Y2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
31
Berdasarkan rumusan masalah dan kerangka pemikiran di atas dapat
diambil hipotesis sebagai berikut:
1. Adanya pengaruh dari variasi jenis bentonit terhadap tingkat permeabilitas
pada cetakan pasir green sand.
2. Adanya pengaruh dari variasi jenis bentonit terhadap kekuatan tekan pasir
cetak pada cetakan pasir green sand.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
32
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu Penelitian
1. Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Politeknik Manufaktur
Ceper Klaten yang beralamat di Batur, Tegalrejo, kecamatan Ceper, Kabupaten
Klaten, dengan obyek penelitian adalah benda uji cetakan pasir green sand
(spesimen cetakan pasir basah) yang diberi perlakuan. Adapun alasan
pemilihan tempat tersebut adalah:
a. Laboratorium Polman Ceper sudah terakreditasi dari Komite Akreditasi
Nasional (KAN), sebagai laboratorium yang sudah terakreditasi dimana
hasil pengujian yang dilakukan dapat diakui secara nasional.
b. Merupakan lembaga dibidang jasa pemeriksaan dan pengujian bahan dan
produk logam ferro, non ferro dan pengujian pasir cetak pengecoran
logam.
2. Waktu Penelitian
Penelitian ini telah dilaksanakan mulai dari bulan Maret 2012 sampai
bulan Juli 2012. Adapun jadwal pelaksanaan kegiatan sebagai berikut:
a. Pengajuan Judul : 14 Maret 2012
b. Pembuatan Proposal : 15 Maret s/d 31 Maret 2012
c. Seminar Proposal : 9 April 2012
d. Revisi Proposal : 10 April s/d 22 April 2012
e. Perijinan : 23 April s/d 18 Mei 2012
f. Penelitian : 4 Juni s/d 7 Juni 2012
g. Analisis Data : 11 Juni s/d 17 Juni 2012
h. Penulisan Laporan : 18 Juni s/d 10 Juli 2012
i. Ujian Skripsi : 30 Juli 2012
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
33
B. Pendekatan dan Jenis Penelitian
Penelitian ini adalah penelitian eksperimen yang dilaksanakan di
laboratorium dengan kondisi dan perlengkapan yang disesuaikan dengan
kebutuhan untuk memperoleh data tentang pengaruh variasi jenis bentonit
terhadap tingkat permeabilitas dan kekuatan tekan pada cetakan pasir green sand.
Adapun yang dimaksud dengan desain eksperimen adalah eksperimen
yang dilakukan dengan sengaja dan secara sistematis mengadakan perlakuan atau
tindakan pengamatan yang dilakukan peneliti untuk melihat efek yang terjadi pada
tindakan tersebut. Desain eksperimen yang digunakan dalam penelitian ini adalah
desain eksperimen acak sempurna dimana perlakuan dikenakan sepenuhnya
secara acak kepada unit-unit eksperimen.
Obyek dalam penelitian ini adalah benda uji pasir cetak basah (spesimen
cetakan pasir green sand) yang diberi perlakuan. Cetak pasir green sand dengan
bahan pembentuknya adalah pasir silika, bentonit, air dan bahan imbuh jika
diperlukan. Komposisi pasir silika, bentonit, dan air dibuat tetap, bentonit dibuat
bervariasi jenisnya yaitu Ultra Bent –A, Ultra Bent –B, dan BK. Perlakuan-
perlakuan yang dilakukan sebagai berikut :
1. Cetakan pasir green sand dengan campuran pasir silika + Bentonit (Ultra Bent
–A) + air.
2. Cetakan pasir green sand dengan campuran pasir silika + Bentonit (Ultra Bent
–B) + air.
3. Cetakan pasir green sand dengan campuran pasir silika + Bentonit (BK) + air.
C. Data dan Sumber Data
Data di peroleh dari hasil pengujian yang akan dilakukan yaitu dengan
pengujian permeabilitas dan kekuatan tekan pada cetakan pasir green sand dengan
memvariasikan tiga jenis bentonit. Adapun komposisi dari cetakan pasir green
sand tersebut yang sesuai dengan standar yang telah diuraikan di Bab II yakni
pasir silika 1000 gr + bentonit 9 % dari berat pasir + air 4,5 %.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
34
Pengumpulan data dalam penelitian ini menggunakan metode
dokumentasi, observasi, dan eksperimen langsung yaitu metode pengumpulan
data penelitian yang dengan sengaja dan secara sistematis mengadakan perlakuan
atau tindakan pengamatan terhadap suatu variabel.
D. Teknik Sampling
Tujuan digunakan teknik sampling adalah untuk menentukan seberapa
banyak sampel yang akan diambil dalam penelitian. Dalam penelitian ini sampel
penelitian diambil dengan menggunakan teknik purposive sampling (sampling
bertujuan) yang artinya “teknik pengambilan sampel yang dilakukan hanya untuk
tujuan tertentu saja” (Sugiyono, 2007).
Sementara menurut (Suharsimi Arikunto, 2002) teknik purposive
sampling adalah “sampel yang dilakukan dengan cara mengambil subyek bukan
didasarkan atas strata, random atau daerah, tetapi didasarkan adanya tujuan
tertentu”.
1. Populasi Penelitian
Populasi menurut (Suharsimi Arikunto, 2002), menyatakan bahwa
populasi adalah keseluruhan subyek penelitian. Populasi penelitian ini adalah
cetakan pasir green sand.
2. Sampel Penelitian
Menurut (Suharsimi Arikunto, 2002) “sampel adalah bagian atau wakil
populasi yang diteliti”. Sampel dalam penelitian ini adalah spesimen berbentuk
tabung dari pasir cetak yang berukuran Ø 50 mm x 50 mm dengan variasi jenis
bentonit yang berbeda. Jumlah sampel ada 3 buah spesimen dengan 3 kali
pengulangan pengujian.
E. Teknik Pengumpulan Data
1. Identifikasi Variabel
Dalam penelitian ini, dilakukan pengukuran terhadap keberadaan suatu
variabel dengan instrumen penelitian. Selanjutnya dilakukan analisis untuk
mencari hubungan antara variabel yang satu dengan yang lain. Menurut
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
35
(Sugiyono, 2007) menyebutkan “variabel merupakan gejala yang menjadi fokus
penelitian untuk diamati, variabel itu sebagai atribut dari sekelompok orang atau
obyek yang mempunyai variasi antara satu dengan yang lainnya dalam kelompok
itu”.
a. Variabel Bebas
Variabel bebas adalah variabel yang menjadi sebab timbulnya atau
berubahnya variabel terikat. Munculnya variabel ini tidak dipengaruhi atau
tidak ditentukan oleh ada atau tidaknya variabel lain. Tanpa adanya variabel
bebas, maka tidak akan ada variabel terikat. Jika variabel bebas berubah,
maka akan muncul variabel terikat yang berbeda atau yang lain. Variabel
bebas dalam penelitian ini adalah variasi jenis bentonit pada cetakan pasir
green sand.
b. Variabel Terikat
Variabel terikat adalah himpunan sejumlah gejala yang memiliki
pula sejumlah aspek di dalamnya, yang berfungsi menerima atau
menyesuaikan diri dengan kondisi lain, yang disebut variabel bebas. Dengan
kata lain ada atau tidaknya variabel terikat tergantung ada atau tidaknya
variabel bebas. Dalam penelitian ini variabel terikatnya adalah tingkat
permeabilitas dan kekuatan tekan pasir cetak.
c. Variabel Kontrol
Variabel kontrol merupakan himpunan sejumlah gejala yang
memiliki berbagai aspek atau unsur didalamnya, yang berfungsi untuk
mengendalikan variabel terikat yang akan muncul bukan dikarenakan variabel
lain, tetapi benar-benar karena variabel bebas.
Pengendalian variabel ini dimaksudkan agar tidak merubah variabel
yang akan diungkap pengaruhnya, sehingga kontrol yang akan dilakukan
terhadap variabel ini akan menghasilkan variabel terikat yang murni. Variabel
kontrol dalam penelitian ini adalah jumlah pasir, jenis bentonit, jumlah air
dan prosedur penelitian.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
36
2. Instrumen Penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah pasir cetak dengan
variasi jenis bentonit, diperoleh disalah satu perusahaan pengecoran logam yaitu
di Politeknik Manufaktur Ceper, Klaten.
Alat yang digunakan dalam penelitian tersebut sebagai berikut:
a. Alat Permeability Tester yaitu alat yang digunakan untuk mengukur
kemampuan alir gas (permeabilitas) pada spesimen cetakan pasir. Alat ini
dibuat di negara Inggris pada tahun 1997 dengan merk Risdale dan
mempunyai kapasitas 2450. Cara kerjanya adalah dengan memasang
spesimen dalam silinder di bagian atas, nyalakan alat, pencet tombol di
sebelah kanan alat kemudian tarik tuas yang berada di sebelah kiri, tunggu
hingga jarum pada alat berhenti dan catat skala yang tertera pada alat tersebut.
Gambar 5. Alat Uji Permeability Tester
b. Alat Universal Sand Strength Machine yaitu alat yang digunakan untuk
mengukur kekuatan tekan dan kekuatan geser dari spesimen cetakan pasir.
Alat ini dibuat di negara Inggris pada tahun 1997 dengan merk Risdale dan
mempunyai kapasitas 650 KN/m2. Cara kerja alat ini dengan meletakkan
spesimen pada alat, tekan tombol hitam untuk menyalakan alat, tunggu
hingga spesimen mengalami patahan langsung tekan tombol merah,
kemudian alat akan berhenti dan dicatat angka yang tertera pada saat
spesimen mengalami patahan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
37
Gambar 6. Alat Uji Universal Sand Strength Machine
c. Timbangan Pasir digunakan untuk menimbang jumlah pasir cetak dan bahan
pengikat sesuai kebutuhan. Alat ini dibuat di negara Inggris pada tahun 1997
dengan merk Risdale dan mempunyai kapasitas 1000 gram dengan ketelitian
0,1 gram.
Gambar 7. Timbangan Pasir
d. Sand Mixer adalah alat yang digunakan untuk mencampur pasir silika, bahan
pengikat dan air yang sudah ditimbang sesuai kebutuhan. Alat ini dibuat di
negara Inggris pada tahun 1997 dengan merk Risdale dan mempunyai
kapasitas 5 kilogram. Cara kerja alat ini yaitu dengan menekan tombol on
sehingga roda-roda dalam alat berputar, masukkan campuran pasir dan
bentonit kedalam alat dan tuang air yang sudah disiapkan. Tunggu hingga 5
menit agar bahan tercampur merata dan matikan alat kemudian ambil
campuran bahan yang sudah tercampur dan tempatkan pada wadah yang
tertutup agar kadar air tidak berkurang.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
38
Gambar 8. Sand Mixer
e. Sand Rammer yaitu alat yang digunakan untuk membuat atau membentuk
spesimen pasir cetak dalam tabung dengan tiga kali penumbukan hingga
berukuran Ø 50 mm dan tinggi 50 mm. Alat ini dibuat di negara Inggris pada
tahun 1997 dengan merk Risdale. Cara kerjanya adalah dengan menimbang
campuran pasir cetak yang sudah dicampur pada sand mixer, masukkan
campuran pada tabung silinder dan dipasang pada alat, putar tuas penumbuk
tiga putaran atau tiga kali penumbukan, lihat batas ukuran spesimen pada alat
hingga berukuran Ø 50 mm x 50 mm, jika spesimen belum memenuhi ukuran
tersebut maka harus diulang sampai pas ukuran tersebut.
Gambar 9. Sand Rammer
f. Gelas ukur digunakan untuk mengukur seberapa banyak air yang digunakan
untuk membuat campuran cetakan pasir dengan ketelitian 0,1 ml. Banyaknya
air disesuaikan dengan komposisi cetakan pasir yang akan dibuat.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
39
Gambar 10. Gelas Ukur
g. Cetakan Spesimen digunakan untuk membuat spesimen pasir cetak untuk
diuji. Berbentuk silinder dengan ukuran diameter dalam 50 mm dan tinggi
120 mm.
Gambar 11. Cetakan Spesimen Pasir Cetak
h. Spesimen pasir cetak dengan ukuran Ø 50 mm dan tinggi 50 mm dengan tiga
kali pemadatan dengan sand rammer.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
40
Gambar 12. Spesimen Cetakan Pasir Green Sand
F. Teknik Analisis Data
Salah satu bagian terpenting dalam proses kegiatan penelitian adalah
melakukan kegiatan analisis terhadap data-data yang telah terkumpul. Teknik
analisis data yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan data deskriptif
yang dilakukan dengan cara menggambarkan dan merangkum pengamatan
dari penelitian yang dilakukan. Data yang dihasilkan digambarkan secara grafis
dalam histogram atau poligon frekuensi sehingga lebih mudah dibaca. Analisis
data hasil pengujian variasi jenis bentonit yaitu Ultra Bent –A, Ultra Bent –B, dan
BK (Bentonit Komersil) yang dilakukan pada penelitian ini sebagai berikut:
1. Analisis Hasil Pengujian Permeabilitas
Pada hasil cetakan pasir green sand akan dilakukan pengujian
permeabilitas dengan menggunakan spesimen variasi jenis bentonit yaitu
50
50
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
41
Ultra Bent –A, Ultra Bent –B, dan BK. Dari ketiga variasi tersebut akan
diperoleh jenis cetakan pasir yang baik untuk dialiri gas. Pengujian
permeabilitas (kemampuan alir gas) menurut standar dilakukan dengan
menggunakan alat Permeability Tester, untuk mencari perbedaan tekanan dan
waktu yang diperlukan untuk melewatkan udara dengan cara membuat
spesimen dengan ukuran Ø 50 mm dan tinggi 50 mm dengan memadatkan
pasir dalam silinder pemadat yang telah dipadatkan sebanyak tiga kali,
kemudian diuji menggunakan alat tersebut dan hasilnya dapat dibaca dalam
alat tersebut kemudian dicatat angkanya.
2. Analisis Kekuatan Tekan Pasir Cetak
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 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 yang sesuai dengan jenis cetakan pasir
yang digunakan. Pengujian kekuatan tekan pada cetakan pasir biasanya
dilakukan dengan mengunakan alat Universal Sand Strength Machine.
Dengan ukuran spesimen Ø 50 mm dan tinggi 50 mm, pengujian kekuatan
tekan adalah kemampuan terhadap tekanan sampai spesimen pengujian
mengalami patah atau patahan.
G. Prosedur Penelitian
Langkah-langkah pengumpulan data dalam penelitian ini adalah:
1. Persiapan eksperimen
Dalam melaksanakan eksperimen harus dirancang sedemikian
rupa sehingga pada pelaksanaan pengambilan data-data yang diambil
akurat atau dengan kata lain terhindar dari kesalahan yang fatal.
Langkah-langkah yang dilakukan adalah :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
42
a. Menyiapkan bahan-bahan yang akan digunakan untuk membuat
spesimen percobaan (pasir silika, bentonit, dan air).
b. Menyiapkan timbangan kemudian menimbang komposisi campuran
pasir silika, bentonit, dan air.
c. Persiapan campuran pasir untuk bahan spesimen.
1) Ambil pasir silika, bentonit dan air kemudian ditimbang sesuai
komposisi yang ditentukan.
2) Campur pasir dan bentonit dalam wadah tersendiri.
3) Masukan campuran pasir dan bentonit dalam pengaduk (mixer)
yang khusus dipergunakan untuk pencampuran pasir cetak
kemudian tambahkan air yang sudah ditakar kedalam mixer.
4) Aduk hingga tercampur merata selama 5 menit.
5) Keluarkan campuran dari mixer, letakan dalam tempat tertutup,
agar kadar air dalam campuran tidak berkurang.
6) Pasir telah siap untuk dibuat spesimen dan dilakukan pengujian.
2. Pelaksanaan eksperimen
a. Pembuatan spesimen (campuran antara pasir, bentonit, dan air)
pengujian berbentuk silinder. Spesimen ini sesuai standar
mempunyai garis tengah diameter 50 mm dan tinggi 50 mm, untuk
lebih jelasnya dapat dilihat gambar 12. Untuk pembuatannya
diperlukan berat sampel pasir yang akan dipadatkan dengan
melakukan pemadatan atau penekanan sebanyak tiga kali pada alat
pemadat (Sand Rammer).
b. Pengujian kemampuan alir gas (permeabilitas), spesimen yang telah
berbentuk silinder kemudian dilakukan pengujian kemampuan alir
gas dengan menggunakan alat uji permeability Tester.
c. Pengukuran kekuatan tekan menggunakan alat Universal Sand
Strength Machine dengan cara melepas spesimen dari cetakan
silinder dan spesimen diletakkan pada alat. Setelah itu dilakukan
pengujian hingga spesimen rusak akibat penekanan pada alat dan
pada saat itu dicatat skala yang tertera pada alat.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
43
3. Tahap eksperimen
Tahap eksperimen dalam penelitian ini dapat digambarkan
dengan bagan aliran proses eksperimen sebagai berikut:
Gambar 13. Bagan Alir Proses Eksperimen
Mulai
Penyediaan Bahan Pembuatan Cetakan Pasir Green Sand
Pembuatan Spesimen dengan Variasi Jenis Bentonit
(Ultra Bent –A, Ultra Bent –B, BK)
Uji Permeabilitas
Pembuatan Cetakan
Pasir Inti
Uji Kekuatan Tekan
Analisis Data
Kesimpulan
Selesai
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
44
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Deskripsi Data
Telah dijelaskan pada Bab III, bahwa dalam penelitian ini data diperoleh
berupa angka-angka (nilai) dari permeabilitas dan kekuatan tekan cetakan pasir
green sand dengan campuran bentonit yang bervariasi. Penelitian ini merupakan
penelitian eksperimen yang melibatkan satu faktor bebas. Faktor tersebut adalah
perlakuan variasi jenis bentonit (Ultra Bent –A, Ultra Bent –B, BK). Variabel
terikat dalam penelitian ini adalah tingkat permeabilitas dan kekuatan tekan
cetakan pasir green sand. Jumlah keseluruhan sampel dalam penelitian sebanyak
3 buah yang dilakukan pengulangan sebanyak 3 kali perlakuan sehingga total data
sebanyak 9 data pengamatan.
Data penelitian yang berjumlah 9 data tersebut terbagi dalam 3
kelompok, yakni campuran pasir silika dengan ultra bent –A, campuran pasir
silika dengan ultra bent –B, dan campuran pasir silika dengan bentonit BK
(Bentonit Komersil). Hasil dari pengujian dari tiap-tiap kelompok pasir green
sand terhadap permeabilitas dan kuat tekan dapat dilihat pada tabel 1 berikut ini :
Tabel 4. Hasil Pengujian Tingkat Permeabilitas berdasarkan Variasi Jenis
Bentonit pada Cetakan Pasir Green Sand
Jenis Pengujian Jenis Bentonit
Ultra Bent –A Ultra Bent -B BK
Permeabilitas
68,0 76,0 60,0
66,0 78,0 60,0
64,0 74,0 60,0
Jumlah 198,0 228,0 180,0
Banyaknya
Pengamatan
3 3 3
Rata-rata 66,00 76,00 60,00
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
45
Dari hasil pengujian yang diperoleh dalam perhitungan tingkat
permeabilitas dari variasi jenis bentonit pada cetakan pasir green sand, maka
dapat digambarkan dengan histogram sebagai berikut :
Gambar 14. Pengaruh Variasi Jenis Bentonit terhadap Tingkat Permeabilitas
Cetakan Pasir Green Sand
Dari tabel 4 dan gambar 14 di atas dapat dilihat bahwa ada pengaruh
pada tingkat permeabilitas dengan variasi jenis bentonit yang digunakan. Jenis
Ultra Bent –A mempunyai rata-rata tingkat permeabilitas sebesar 66,00, jenis
Ultra Bent –B rata-rata permeabilitasnya sebesar 76,00, dan jenis BK memiliki
rata-rata permeabilitas sebesar 66,00. Dari ketiga jenis bentonit tersebut
mempunyai tingkat permeabilitas yang berbeda dan jenis bentonit yang digunakan
dalam pembuatan cetakan mempunyai pengaruh yang berbeda pula.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Ultra Bent -A Ultra Bent -B BK
Tin
gkat
Pe
rme
abili
tas
Pas
ir C
eta
k (c
m3
/me
nit
)
Jenis Bentonit
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
46
Tabel 5. Hasil Pengujian Kuat Tekan berdasarkan Variasi Jenis Bentonit pada
Cetakan Pasir Green Sand
Jenis
Pengujian
Jenis Bentonit
Ultra Bent -A Ultra Bent -B BK
Kuat Tekan
(KN/m2)
102,8 99,7 77,0
107,0 99,8 78,0
101,2 101,0 80,2
Jumlah 311,0 300,5 235,2
Banyaknya
Pengamatan
3 3 3
Rata-rata
(KN/m2)
103,67 100,17 78,40
Dari hasil pengujian yang diperoleh dalam perhitungan kuat tekan dari
variasi jenis bentonit pada cetakan pasir green sand, maka dapat digambarkan
dengan histogram dan grafik sebagai berikut :
Gambar 15. Pengaruh Variasi Jenis Bentonit terhadap Kuat Tekan Cetakan Pasir
Green Sand
0
20
40
60
80
100
120
Ultra Bent -A Ultra Bent -B BK
Ku
at
Tek
an
Pa
sir
Cet
ak
(K
N/m
2)
Jenis Bentonit
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
47
Dari tabel 5 dan gambar 15 di atas dapat dilihat bahwa ada pengaruh
pada kekuatan tekan pasir cetak dengan adanya variasi jenis bentonit yang
digunakan. Jenis Ultra Bent –A mempunyai rata-rata kekuatan tekan sebesar
103,67 KN/m2, jenis Ultra Bent –B rata-rata kekuatan tekan sebesar 100,17
KN/m2, dan jenis BK (Bentonit Komersil) memiliki rata-rata kekuatan tekan
sebesar 78,40 KN/m2. Sehingga dari ketiga jenis bentonit tersebut mempunyai
kekuatan tekan yang berbeda-beda dan jenis bentonit yang digunakan dalam
pembuatan cetakan mempunyai pengaruh yang berbeda pula kekuatan tekannya.
B. Pembahasan Hasil Penelitian
Berdasarkan analisis data hasil eksperimen dapat dikemukakan fakta-
fakta sebagai berikut :
1. Dari tabel 4 dan gambar 14 dapat dilihat bahwa dari hasil penelitian
menunjukkan bentonit jenis Ultra Bent –B memiliki tingkat permeabilitas
yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan bentonit jenis Ultra Bent –A dan
BK, yaitu sebesar 76,00; 66,00; 60,00, maka dapat ditarik kesimpulan bahwa
ada pengaruh pada cetakan pasir green sand dengan variasi jenis bentonit.
Hal ini dikarenakan jenis bentonit yang digunakan berbeda-beda, sehingga
tingkat daya ikat antar butir pasir juga berbeda dan mengakibatkan tingkat
permeabilitas pada cetakan berbeda pula. Dari ketiga jenis bentonit tersebut
dapat digunakan dalam pembuatan cetakan pasir untuk logam besi cor.
Standar permeabilitas dari besi cor sendiri adalah 50 s/d 80.
Dalam dunia industri sangat memperhatikan biaya produksi, biaya produksi
harus sesuai dengan hasil yang diperoleh. Dalam hal ini bentonit jenis BK
mempunyai harga yang paling murah, akan tetapi bentonit ini pada jumlah
takaran yang sama memiliki tingkat permeabilitas yang paling rendah
sehingga untuk memperoleh tingkat permeabilitas yang sesuai dengan yang
diinginkan harus menggunakan jumlah bentonit yang lebih banyak, jadi
kurang sesuai bila digunakan dalam industri dengan biaya yang lebih banyak.
2. Dari tabel 5 dan gambar 15 dapat dilihat bahwa kekuatan tekan yang tertinggi
terdapat pada cetakan dengan bentonit jenis Ultra Bent –A, yaitu sebesar
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
48
103,67 KN/m2. Kekuatan tekan tersebut cocok untuk jenis cetakan pasir
green sand, dan berbanding sedikit dengan cetakan yang dicampur dengan
bentonit jenis Ultra Bent –B. Kekuatan tekan yang cocok akan memudahkan
dalam pembongkaran cetakan dan tidak rusak pada saat penuangan cairan
logam, sehingga akan mendapatkan hasil coran logam yang bagus. Standar
kekuatan tekan pada cetakan pasir green sand sebesar 70 KN/m2 s/d 120
KN/m2.
Dalam hal ini bentonit jenis Ultra Bent -A mempunyai harga yang paling
mahal, akan tetapi bentonit ini pada jumlah takaran yang sama memiliki
kekuatan tekan yang paling tinggi pula sehingga untuk memperoleh kekuatan
tekan yang sesuai dengan yang diinginkan hanya menggunakan jumlah
bentonit yang lebih sedikit bila dibandingkan dengan bentonit yang lain,
selain itu bentonit jenis ini memiliki karakteristik yang lebih bagus, jadi lebih
sesuai bila digunakan dalam industri dengan biaya yang lebih pantas.
Tabel 6. Persyaratan fisik pasir cetak untuk berbagai jenis logam
Jenis Logam Cara Mencetak Permeabilitas Kekuatan Tekan
(gram/cm2)
Aluminium - 7 - 13 458 – 528
Perunggu - 13 - 20 493 – 563
Besi Cor
a. Mesin Cetak 18 - 25 437 – 528
b. Cetakan Lantai 40 - 60 528 – 563
c. Pasir Buatan 50 - 80 599 – 699
d. Basah/ Kering 80 - 120 528 – 627
Besi Cor Mampu
Tempa - 20 - 60 528 – 699
Baja - - 528 – 599
Dari uraian di atas dapat dilihat bahwa yang mempengaruhi hasil dari
tingkat permeabilitas tiga jenis bentonit tersebut adalah karena kadar atau
komposisi pada setiap bentonit yang berbeda sehingga mempengaruhi tingkat
permeabilitas pada cetakan pasir. Kadar atau komposisi bentonit yang berbeda
tersebut, juga dapat mempengaruhi kekuatan tekan pada cetakan pasir. Pada
penelitian ini dapat diketahui bahwa yang menyebabkan tingkat permeabilitas dan
kekuatan tekan berbeda adalah komposisi atau kadar tiap jenis bentonit berbeda.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
49
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan pada cetakan pasir
green sand dan telah diuraikan pada Bab IV dengan mengacu pada perumusan
masalah, maka hasil penelitian dan analisa dalam penelitian ini dapat disimpulkan
sebagai berikut:
1. Adanya pengaruh dengan penggunaan variasi jenis bentonit pada cetakan
pasir green sand terhadap tingkat permeabilitas. Hal ini dapat ditunjukkan
pada hasil penelitian yang menunjukkan bahwa dengan penggunaan bentonit
jenis Ultra Bent –A diperoleh rata-rata tingkat permeabilitasnya sebesar
66,00, pada jenis bentonit Ultra Bent –B diperoleh rata-rata sebesar 76,00,
dan pada bentonit jenis BK diperoleh rata-rata sebesar 60,00. Dari ketiga jenis
bentonit tersebut dapat digunakan dalam pembuatan cetakan pasir untuk
logam besi cor.
2. Adanya pengaruh dengan penggunaan variasi jenis bentonit pada cetakan
pasir green sand terhadap kekuatan tekan pasir cetak. Hal ini dapat
ditunjukkan pada hasil penelitian bahwa pencampuran bentonit yang berbeda
jenis maka kekuatan tekan yang dihasilkan juga berbeda yakni pada jenis
Ultra Bent –A memiliki kekuatan tekan rata-rata sebesar 103,67 KN/m2, pada
jenis Ultra Bent –B memiliki kekuatan tekan rata-rata 100,17 KN/m2, dan
pada jenis BK memiliki rata-rata sebesar 78,40 KN/m2.
B. Implikasi
Berdasarkan hasil penelitian yang didukung oleh landasan teori yang
telah dikemukakan tentang pengaruh variasi jenis bentonit terhadap tingkat
permeabilitas dan kekuatan tekan pada cetakan pasir green sand, dapat diterapkan
ke dalam beberapa implikasi yang dapat dikemukakan sebagai berikut:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
50
1. Implikasi Teoritis
Didalam penelitian ini menyelidiki pengaruh variasi jenis bentonit
terhadap tingkat permeabilitas dan kekuatan tekan. Variasi jenis bentonit
antara lain Ultra Bent –A, Ultra Bent –B, dan BK. Dalam penelitian ini
pengaruh jenis bentonit Ultra Bent -B mempunyai tingkat permeabilitas yang
paling tinggi dan jenis bentonit Ultra Bent –A yang mempunyai nilai
kekuatan tekan yang paling besar.
Hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai dasar pengembangan
penelitian selanjutnya yang relevan dengan masalah yang dibahas dalam
penelitian ini. Di samping itu juga sebagai bukti dan pendukung teori yang
telah dikemukakan sebelumnya bahwa penggunaan jenis bentonit yang
berbeda dapat merubah tingkat permeabilitas dan kekuatan tekan pada
cetakan pasir.
2. Implikasi Praktis
Hasil penelitian ini dapat dijadikan suatu pertimbangan untuk
memaksimalkan suatu pengerjaan manufakturing seperti pengecoran dan
perusahaan yang menggunakan cetakan pasir dengan mempertimbangkan
hasil analisa uji tingkat permeabilitas dan kekuatan tekan untuk lebih
meningkatkan kualitas produk pengecoran. Hal ini disebabkan karena cetakan
pasir masih sering digunakan dalam industri-industri logam di Indonesia.
C. Saran
Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh dan implikasi yang
ditimbulkan, maka dapat disampaikan saran-saran sebagai berikut:
1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan menambahkan variasi
pengujian yaitu dengan pengujian kekuatan geser, kadar lempung dan
kehalusan butir.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
51
2. Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya menggunakan variasi jenis bentonit
yang berbeda dari yang digunakan sekarang untuk lebih mengetahui
karakteristik dari berbagai jenis bentonit yang ada.
3. Dalam penelitian ini masih banyak yang perlu dikembangkan lagi dengan
cara menambah beberapa variabel bebas ataupun terikatnya, seperti variasi
jenis bentonit atau variasi penambahan komposisi bentonit terhadap kadar
lempung dan kekuatan geser dan sebagainya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
52
DAFTAR PUSTAKA
Agus Purwono, Andika. (2005). Variasi Campuran Kadar Air dengan Bahan
Pengikat Betonit terhadap Permeabilitas dan Kekuatan Tekan.
Semarang:Universitas Negeri Semarang
Arikunto, Suharsimi. (2002). Prosedur Penelitian Suatu Pendekatan Praktek.
Jakarta: Rineka Cipta
Azam, Saiful. 2003. Hubungan Variasi Jenis Pasir Cetak terhadap Sifat Mekanik
dan Sifat Fisis pada Proses Pengecoran Besi Cor Kelabu. Universitas
Sebelas Maret Surakarta.
Balai Besar Pengembangan Industri Logam dan Mesin (BBLM), Japan
International Cooperation Agency (JICA). (2002). Teknologi Cetakan (Pasir
Dan Inti). Bandung : Diklat Mould Making
Balai Besar Pengembangan Industri Logam dan Mesin (BBLM), Japan
International Cooperation Agency (JICA). (2002). Pengetahuan Pasir
Cetak. Bandung : Diklat Mould Making
Balai Besar Pengembangan Industri Logam. (2000). Pembuatan Cetak dengan
Tangan (Manual). Bandung : Polman – ITB.
Sugiyono. (2007). Metode Penelitian Kuantitatif Kualitatif R&D. Bandung:
Alfabeta
Suharno, Bambang. (2011). Modul Praktikum Pasir Cetak. Depok: Laboratorium
Metalurgi Proses Departemen Metalurgi dan Material FT UI.
Suharno, Bambang. (2011). Diktat Kuliah Pengecoran Logam 2011. Depok:
Departemen Metalurgi dan Material FT UI.
Surdia, T., dan Chijiwa, K. (2000). Teknik Pengecoran Logam. Jakarta: PT
Pradnya Paramita.
Yureman Zain, Beni Bandanajaya. (2000). Teknik Penyeleksian dan Pengujian
Bahan Baku Pengecoran Logam. Bandung : Polman – ITB.