pl ii

7/23/2019 PL II

http://slidepdf.com/reader/full/pl-ii 1/23

PL II

PENGUJIAN KARAKTERISTIK PASIR CETAK

2.1. Tujuan Pengujian Karakteristik Pasir Cetak

1. Agar praktikan mengetahui cara menguji karakteristik pasir cetak

2. Agar praktikan mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi karakteristik

pasir cetak.

3. Agar praktikan mengetahui macam-macam karakteristik pasir cetak.

4. Agar praktikan mampu menganalisis karakteristik pasir cetak.

2.2 Dasar Teori

2.2.1 Deinisi Karakteristik Pasir Cetak

Karakteristik pasir cetak adalah sifat yang khas yang dimiliki pasir cetak yang akan mempengaruhi kualitas hasil coran. Kualitas benda hasil coran

dipengaruhi oleh jumlah komposisi pasir cetak, komposisi kimia, logam cair,

maupum proses yang dilakukan pengujian seperti kekuatan tekan, geser, dan

tarik terhadap pasir cetak sangat diperlukan untuk mengetahui sifat mekanik

dari pasir cetak, sehingga dapat mengurangi resiko cacat pada hasil coran.

ntuk itu diperlakukan pengujian pasir cetak secara berkala, sebab sifat-sifat

pasir cetak dapat berubah-ubah akibat lingkungan misal kotoran atau suhu

tinggi. Karakteristik pasir cetak ada 2, yaitu permeabilitas dan kekuatan, yang

akan dijelaskan seperti di ba!ah.

2.2.1.1 Per!ea"i#itas

"ermeabilitas adalah kemampuan suatu pasir cetak untuk dapat

mengalirkan fluida berupa gas melalui celah atau pori-pori antar butir pasir

cetak.

#erdasarkan rumus permeabilitas, permeabilitas adalah kemapuan

suatu pasir cetak pada panjang dan tinggi tertentu untuk dialiri fluida udara

dengan $olume tertentu tiap tekanan dan luas penampang dalam !aktu

tertentu."ermeabilitas dirumuskan.

7/23/2019 PL II


P=V x H

P x A x T

%imana&

" & "ermeabilitas 'cm3(menit)

* &*olume udara yang le!at melalui spesimen '1ml+cm3)

&inggi spesimen 'cm)

p & ekanan fluida yang mengalir '1gr + 1cmka)

A &/uas penampang 'cm2)

& 0aktu yang diperlukan untuk mengalirkan 1liter udara. 'menit)

2.2.2 Kekuatan

Kekuatan adalah kemampuan pasir cetak untuk menahan beban baik

beban statik atau dinamis yang menyebabkan gaya tekan, gaya tarik, atau

gaya geser hingga mencapai titik tepat sebelum patah. acam-macam

kekuatan yaitu &

1. #erdasarkan kadar air kekuatan dibagi menjadi dua, yaitu &

a) Kekuatan basah

Kekuatan basah adalah kekuatan yang terdapat pada pasir cetak setelah pasir tersebut dicampur dengan air dan dalam pasir itu

masih terdapat air bebas. Kekuatan basah berguna saat proses

pembuatan cetakan pasir. tandar untuk kekuatan basah adalah .

-22. "si 3,4-1,1 5(cm2 ,3-1, kgf(cm2 '6ichard 0.. 1789&7)

b) Kekuatan kering

Kekuatan kering merupakan kekuatan yang terdapat pada

pasir cetak setelah air bebas yang terdapat pada pasir cetak telah

habis setelah diberikan pemanasan. "asir tersebut dapat memiliki

kekuatan untuk menahan erosi dan tekanan statis. Kekuatan kering

berguna saat proses penuangan logam cair ke cetakan. tandar

untuk kekuatan kering adalah 2-2 "si 1,3-19,2 5(cm2 ,13-

1,92 kgf(cm2 '6ichard 0.. 1789&78)

7/23/2019 PL II


2. #erdasarkan arah gaya yang bekerja, kekuatan dibagi menjadi 3, yaitu &

1. Kekuatan tekan

Kekuatan tekan adalah kemampuan pasir cetak menahan

tekanan hingga beban tekan maksimumnya per satuan luas

penampang. #eban tekanan terjadi pada saat penuangan logam cair.

"ada kekuatan arah gaya yang diberikan berada dalam satu garis

dan arah $ektor gayanya ke arah material. tandar untuk kekuatan

tekan basah adalah -22 "si 3,4-1,1 5(cm2 ,3-1, kgf(cm2

'6ichard 0.. 1789&7)

2. Kekuatan arik

Kekuatan tarik adalah kemampuan pasir cetak menerima

beban tarik per satuan luas penampang. #eban tarik biasanya terjadi

pada saat penyusutan logam cair. "ada kekuatan arah gaya yang

diberikan berada dalam satu garis dan arah $ektor gayanya keluar

atau menjauhi material. tandar kekuatan tarik adalah 1. - 8. "si

,8 - 4 5(cm2 ,8-,4 kgf(cm2 '6ichard 0.. 1789&7)

3. Kekuatan geser

Kekuatan geser adalah kemampuan pasir cetak menahan

gaya geser per satuan luas penampang. #eban tekanan terjadi pada

saat logam cair mengalir didasar cetakan pasir atau saat mele!ati

saluran. "ada kekuatan geser, arah gaya yang diberikan sejajar

tetapi tidak berada dalam satu garis. tandar untuk kekuatan

tekan basah adalah 1,-9. "si 1-4,: 5(cm2 ,1-,4: kgf(cm2

'6ichard 0..1789&7)

2.2.$ %aktor &%aktor 'ang (e!)engaru*i Karakeristik Pasir Cetak

a. Kadar air

1. "engaruh kadar air terhadap permeabilitas

"ada gambar "engaruh Kadar Air erhadap "ermeabilitas, bila

pasir cetak kekurangan kadar air maka bentonit akan kekurangan daya

ikat untuk mengikat pasir cetak sehingga butir-butir bentpnit yang

tidak memperoleh air cukup akan mengisi celah-celah antar butir pasir

cetak dan akan menurunkan permeabilitas pasir cetak. "ada titik

7/23/2019 PL II


maksimum permeabilitas,dengan kadar bentonit tetap disebabkan

oleh bentonit teraktifasi sempurna dengan air. 5amun jika kadar

airnya semakin banyak pada kadar bentonit tetap maka bentonit akan

menjadi pasta dan menurunkan permeabilitas karena semakin banyak

air bebas yang tidak teraktifasi dan mengisi celah-celah antar butir

pasir.

2. "engaruh kadar air terhadap kekuatan kering

"engaruh kadar air terhadap kekuatan kering pada saat diberi

perlakuan panas yaitu jika kadar air rendah maka kekuatan keringnya

juga rendah. al ini dikarenakan banyak bentonit yang tidak teraktifasi

oleh air sehingga bentonit yang tidak teraktifasi mengisi celah-celah

antar butir pasir. eiring penambahan kadar air kekuatan keringnya

pun meningkat karena semakin banyak bentonit yang teraktifasi

sempurna dengan air terikat. Kadar air yang berlebihan akan membuat

bentonit menjadi encer, sehingga bentonit dapat menyebar secara

merata dan dapat mengisi pori- pori yang kecil yang ada di antara

butir pasir cetak.

3. "engaruh kadar air terhadap kekuatan basah

"engaruh kadar air terhadap kekuatan basah yaitu semakin

tinggi kadar air pada pasir cetak dengan kadar bentonit yang tetap

maka kekuatannya akan meningkat sampai titik maksimum. al ini

terjadi karena pada titik maksimum bentonit teraktifasi smepurna oleh

air. 5amun setelah mele!ati titik maksimum kekuatan pasir akan

menurun, hal ini disebabkan kadar air yang semakin banyak

menyebabkan bertambahnya air bebas yang menyebabkan pasir cetak

menjadi pasta dan mengakibatkan daya ikat menurun.

b. Kadar pengikat 'bentonit)

1. "engaruh kadar pengikat terhadap permeabilitas

;ika semakin rendah kadar bentonit sampai 4< dengan kadar air

tetap, permeabilitasnya akan meningkat karena semakin optimal butir

bentonit yang mengikat pasir. 5amum jika kadar bentonit ditambah sampai

maksimum dengan kadar air tetap permeabilitas akan menurun. al ini

disebabkan ikatan antar butir yang semakin kuat dan bentonit yang tidak

7/23/2019 PL II


teraktifasi air akan menutupi celah-celah antar butir pasir cetak. 2.

"engaruh kadar pengikat terhadap kekuatan

=ambar 2.1 "engaruh Kadar #entonit erhadap Kekuatan "asir

>etak

umber & eine, ? Principles of Metal Casting @ '1798 & 17)

"ada gambar 2.1, tampak bah!a pencampuran bentonit

sampai maksimum pada pasir cetak akan meningkatkan kekuatan pasir

cetak dikarenakan permukaan pasir cetak diikat oleh bentonit. 5amun

jika penambahan bentonit lebih dari maksimum kekuatannya

cenderung konstan, karena bentonit tidak lagi mengikat pasir cetak,

melainkan juga mengikat antar butir bentonit, sehingga akan

mempengaruhi kekuatan pasir cetak. ;ika persentase clay 1< dan

presentase pasir < maka kekuatan akan tetap karena pasir sebagai

objek yang akan diikat jumlahnya tetap, sedangkan jika presentase

clay < dan presentase pasir 1< maka kekuatan tidak ada sama

sekali karena tidak ada bentonit yang mengikat antar butir pasir.

c. %istribusi butir pasir

"ada pasir cetak diharapkan mempunyai besar butir yang tidk

seragam. Agar butir-butir yang kecil dapat mengisi rongga atau celah

yang tidak dapat ditempati antara butiran yang besar. %engan demikian,

dapat memperbaiki kekuatan pasir cetak karena butir tidak seragam

menghasilkan bidang antar butiran yang kuat dan bidang kontaknya

7/23/2019 PL II


menjadi luas sehingga distribusi tegangan merata dan juga tarik -

menariknya tinggi, menyebabkan kekuatannya meningkat. Akan tetapi

7/23/2019 PL II


nilai kekuatannya lebih kecil bila butiran pasir seragam, baik besar

besar semua ukurannya atau kecil kecil ukurannya. al ini dikarenakan

bentuk butiran yang seragam masih terdapat rongga antar butiran. /alu

bidang kontak antar butiran menjadi sedikit dan konsentrasi tegangannya

menajdi lebih besar dibanding besar butir yang tidak seragam. aka dari

itu untuk memperoleh kekuatan yang baik, sebaiknya butiran yang dibuat

seragam dan bermacam-macam ukuran sehingga kekuatannya menjadi

lebih baik. "asir cetak biasanya kumpulan dari butir butir yang

berukuran bermacam-macam. erkadang terdiri dari butir pasir yang

tersaring mempunyai ukuran seragam. etapi besar butir yang diinginkan

adalah sedemikian hingga 2(3 dari butir pasir berukuran 3 mesh yang

berurutan dan sisanya dari ukuran ukuran mesh selanjutnya lebih baik

tidak memiliki besar seragam. 'urdia dan >hiji!a, ?eknik "engecoran

/ogam@ '17: & 11))

d. #entuk butiran pasir

#entuk butir pasir cetak ada 4 macam, yaitu &

• #utir pasir bulat

• #utir pasir sebagian bersudut

• #utir pasir bersudut

• #utir pasir compounded

%ari 4 macam butir pasir cetak, yang baik untuk pengecoran

adalah bentuk pasir bulat, karena butir ini memerlukan pengikat lebih

sedikit, dibandingkan bentuk lain. elain itu, distribusi tegangan pada

pasir ini lebih merata dengan konsentrasi tegangan yang kecil sehingga

akan tahan lama.

- #entuk pasir bulat

"ermeabilitas yang tinggi karena rongga udara antar butirnya

besar, namun memiliki kekuatan yang rendah karena bidang sentuh

antar butirnya kecil.

7/23/2019 PL II


=ambar 2.2 #utir "asir #ulatumber & urdia dan >hiji!a, ?eknik

"engecoran /ogam@ '17: & 11)

- #utir pasir sebagian bersudut

"ermeabilitas lebih rendah dari butir pasir bulat karena rongga

antar butirnya lebih kecil, namun kekuatannya lebih tinggi karena

bidang sentuhnya lebih besar.

=ambar 2.3 #utir "asir ebagian #ersudut

umber & urdia dan >hiji!a, ?eknik

"engecoran /ogam@ '17: & 11)

- #utir pasir bersudut

"ermeabilitas lebih rendah daripada butir pasir sebagian bersudut

karena rongga antar butirnya lebih kecil, namun kekuatannya lebih

besar karena bidang sentuh antar butirnya lebih besar daripada bentuk

pasir sebagian bersudut.

=ambar 2.4 #utir "asir #ersudut

umber & urdia dan >hiji!a, ?eknik "engecoran

/ogam@ '17: & 11)

7/23/2019 PL II


- #utir pasir Coumpound

"ermeabilitas paling rendah jika dibandingkan bentuk butir yang

lain karena rongga udaranya paling kecil, namun kekuatannya paling

tinggi karena bidang sentuh antar butirnya paling besar jika

dibandingkan bentuk pasir yang lain.

=ambar 2. #utir pasir Coumpound

umber & ;ain, ?"rinciples of Boundary

echnology@ '1797 & 47)

e. "emadatan

emakin banyak penekanan pada sand rammer pada pasir maka

dapat mengakibatkan jarak antar butir pasir menjadi lebih rapat dan

padat. Akibatnya celah-celah udara menjadi sempit dan akan menurunkan permeabilitasnya. emakin padat pasir cetak maka kekuatan pada pasir

cetak akan meningkat. al ini disebabkan karena jarak antar butiran

semakin rapat dan daya ikat antar butir kuat sehingga kekuatan

meningkat. edangkan jika pemadatan kurang, maka kekuatan pasir cetak

menurun. al ini disebabkan daya ikat antar butir lemah, sehingga pasir

akan mudah rontok.

7/23/2019 PL II


2.2.+ Pengaru* Karakteristik Pasir Cetak ter*a,a) -asi# Coran

1. "engaruh permeabilitas terhadap hasil coran

;ika permeabilitas pasir cetak rendah, maka akan mengakibatkan

udara sulit keluar melalui celah-celah antar butir pasir cetak pada saat

proses penuangan logam cair. dara yang terjebak dalam logam cair akan

menyebabkan cacat rongga pada logam setelah pendinginan. 5amun

apabila permeabilitas terlalu tinggi udara dengan mudah keluar le!at

celah butiran, namun logam cair bisa masuk ke sela-sela antar butiran

sehingga mengakibatkan hasil coran yang kasar.

2. "engaruh kekuatan pasir cetak terhadap hasil coran

a. "engaruh kekuatan tekan

Apabila kekuatan tekan kurang, maka cetakan pasir akan cepat

rusak saat penuangan. al ini akan mengakibatkan melendutnya

permukaan cetakan pasir yang dapat menyebabkan cacat permukaan

berupa pembengkakan pada permukaan produk.

b. "engaruh kekuatan geser

Apabila kekuatan geser rendah, maka saat dilakukan penuangan

logam cair, ketika logam cair memasuki cairan, permukaan saluran

yang memiliki kekuatan geser rendah akan ikut terba!a aliran logam

cair.

c. "engaruh kekuatan tarik

Apabila kekuatan tarik rendah, maka saat logam cair dituangkan,

permukaan dalam rongga cetakan akan mengalami pemuaian. Apabila

hal ini terjadi, maka ketika terjadi penyusutan logam cair, pasir cetak

akan tertarik oleh logam.

7/23/2019 PL II


2.$ Pe#aksanaan Pengujian

2.$.1 Pengujian Per!ea"i#itas Pasir Cetak

2.$.1.1 A#at ,an a*an

1. Sand Rammer

Alat ini digunakan untuk menumbuk pasir cetak menjadi bentuk

spesimen yang dikehendaki yaitu panjang cm dan diameter cm ' luas

penampang + 17,82 cm2 ).

ipe & "C

erk & =eorge Bisher

Babr & 24

#uatan & ;erman #arat

=ambar 2.8 and 6ammer

umber & /aboratorium "engecoran /ogam ;urusan

eknik esin Bakultas eknik ni$ersitas

#ra!ijaya

2. Stopwatch

Alat ini digunakan untuk mengukur !aktu sampai 2 cc udara.

=ambar 2.9 Stopwatch



#ra!ijaya

7/23/2019 PL II


3. "ermeabilitas meter

Alat ini digunakan untuk mengetahui seberapa besar angka

permeabilitas dari pasir cetak yang diuji.

pesifikasi alat &

ipe & "C


Babr & 192

=ambar 2.: "ermeabilitas eter

umber & /aboratorium "engecoran /ogam

;urusan eknik esin Bakultas

eknik ni$ersitas #ra!ijaya

4. imbangan elektrik

Alat ini digunakan untuk menimbang bahan dan berat spesimen

yang akan digunakan dalam pengujian.

7/23/2019 PL II


=ambar 2.7 imbangan Dlektrik


;urusan eknik esin Bakultas eknik

ni$ersitas #ra!ijaya

#ahan yang digunakan adalah pasir cetak dengan komposisi

1. "asir silika & 71 <

2. #entonit & 8 <

3. Air & 3 <

2.$.1.2 Urutan Kerja Pengujian

1. "anaskan pasir cetak selama 8 menit dengan temperatur 11o >

2. iapkan 1 gr pasir cetak untuk pengujian ini dengan menggunakan

sand rammer .

3. #uka pelindung orifice dan pilihlah salah satu posisi penunjuk skala

yang akan digunakan.

A. anda biru untuk skala " +

#. anda merah untuk skala " +

• kala " dibaca dari skala merah bagian luar dari pengukuran

tekanan.

• kala paling dalam menunjukkan tekanan dinamis antara orifice

dan spesimen dalam mm kolom air.

4. emutar keran pada posisi # dan angkat tabung udara ke atas secara

perlahan lahan hingga angka nol terlihat tepat pada batas tabung

ba!ah lalu kunci pada posisi D.

. /etakkan tabung spesimen berikut spesimen di dalamnya pada orifce.

7/23/2019 PL II


8. "utar keran pada posisi A bersamaan mulai menghitung !aktu dengan

stopwatch saat udara dialirkan ke spesimen pasir cetak. al ini

ditandai dengan tabung udara mulai turun ke ba!ah.

9. >atat besar " spesimen pasir cetak dengan tekanan yang terbaca pada

skala permeabilitas meter saat 1 cc udara yang sudah terle!atkan.

:. >atat !aktu yang dibutuhkan untuk mengalirkan udara sebanyak 2

cc melalui tabung spesimen pasir cetak yang diuji.

7. langi langkah 1 : sampai spesimen 3 serta catat data p 'tekanan).

2.$.2 Pengujian Kekuatan Pasir Cetak

2.$.2 A#at Dan a*an

Alat-alat yang digunakan dalam pengujian kekuatan pasir cetak,

adalah sebagai berikut&

1. Universal Stregth Machine

Alat ini digunakan untuk mengujia kekuatan pasir cetak.

pesifikasi alat&

erk & =eorge Bischer


=ambar 2.1 Universal Strenght Machine

umber & /aboratorium "engecoran /ogam ;urusan eknik

esin Bakultas eknik ni$ersitas #ra!ijaya

7/23/2019 PL II


2. Kepala penekan untuk uji kekuatan tekan

=ambar 2.11 Kepala "enekan ji Kekuatan ekan



#ra!ijaya

3. Kepala penekan untuk uji kekuatan geser

=ambar 2.12 Kepala "enekan ji Kekuatan =eser



#ra!ijaya

7/23/2019 PL II


4. Kepala penekan untuk uji kekuatan tarik

=ambar 2.13 Kepala "enekan ji Kekuatan arik

umber & /aboratorium "engecoran /ogam ;urusan eknik

esin Bakultas eknik ni$ersitas #ra!ijaya

. Sand Rammer

Alat ini digunakan untuk menumbuk pasir cetak menjadi bentuk

spesimen yang dikehendaki yaitu panjang cm dan diameter cm ' luas

penampang + 17,82 cm2 ).

ipe & "C

erk & =eorge Bisher

Babr & 24


=ambar 2.14 Sand Rammer



#ra!ijaya

7/23/2019 PL II


8. imbangan elektrik

Alat ini digunakan untuk menimbang bahan dan berat spesimen

yang akan digunakan dalam pengujian.

=ambar 2.1 imbangan Dlektrik


;urusan eknik esin Bakultas eknik

ni$ersitas #ra!ijaya

#ahan yang digunakan adalah pasir cetak dengan komposisi

"asir silika & 71 <

#entonit & 8 <

Air & 3 <

2.$.2.2 Urutan Kerja Pengujian

• rutan Kerja pengujian kekuatan tekan

a. /angkah pengujian tanpa perlakuan panas

1. Ambil campuran pasir cetak seberat 1 gram, lalu buat

spesimen uji tekan dengan menggunakan sand rammer

'spesimen sebanyak buah).

2. "asang kepala uji tekan pasir cetak pada alat uji kekuatan pasir

cetak.

3. /etakkan spesimen pada kepala uji tekan pasir cetak secara

hati- hati jangan sampai rusak.

4. "utar handwheel secara terus-menerus dengan putaran konstan

dan perlahan-lahan hingga hancur.

7/23/2019 PL II


. #aca dan catat besar kekuatan tekan pasir cetak tersebut

'lengkap dengan satuannya) pada skala paling lauar yang

terdapat pada alat uji tekan pasir cetak.

8. /akukan langkah 1- untuk spesimen berikutnya.

b. /angkah pengujian dengan perlakukan panas.

/angkah pengujian sama dengan tanpa perlakuan panas,

hanya setelah pasir cetak dibuat spesimen uji tekan, dilakukan

pemanasan dalam dapur pemanas dengan suhu 11° > selam 1

jam.

• rutan Kerja "engujian Kekuatan =eser

a. /angkah-langkah "engujian tanpa perlakuan panas

1. Ambil campuran pasir cetak seberat 1 gram, kemudian buat

spesimen uji geser dengan sand rammer 'spesimen sebanyak

buah).

2. "asang kepala uji geser pasir cetak pada lat uji kekuatan geser

pasir cetak.

3. /etakkan spesimen pada kepala uji geser secara hati-hati jangan

sampai spesimen rusak.


dan perlahan-lahan hingga spesimen hancur.

. #aca dan catat besar kekuatan tekan pasir cetak tersebut pada

skala yang di tengah pada alat uji geser tersebut.


b. /angkah pengujian dengan perlakuan panas.

/angkah pengujian sama dengan tanpa perlakuan, hanya

setelah pasir cetak dibentuk speciomen uji geser, dilakukan

pemanasan dalam dapur pemanasan dengan suhu 11° > selama 1

jam.

• rutan Kerja "engujian Kekuatan arik pasir >etak

a. /angkah-langkah pengujian tanpa perlakuan panas

1. Ambil campuran pasir cetak seberat 1 gram, lalu buat

spesimen uji tarik dengan menggunakan sand rammer

'spesimen sebanyak buah).

7/23/2019 PL II


2. "asang kepala uji tarik pasir cetak pada alat uji kekuatan pasir

cetak

3. /etakkan spesimen pada kepala uji tekan pasir cetak secara

hati- hati jangan sampai rusak.


dan perlahan-lahan hingga spesimen hancur.

. #aca dan catat besar kekuatan tarik pasir cetak tersebut

'lengkap dengan satuannya) pada skala paling dalam yang

terdapat pada alat uji tarik pasir cetak.


b. /angkah pengujian dengan perlakuan panas.

/angkah pengujian sama dengan tanpa perlakuan, hanya

setelah pasir cetak dibentuk spesimen uji tarik, dilakukan

pemanasan dalam dapur pemanasan dengan suhu 11° > selama 1

jam

7/23/2019 PL II


pl ii

Documents