9 potensi pasir lokal tanjung bintang pada aluminium sand casting terhadap porositas produk hasil...

Dinamika Teknik Mesin, Volume 6 No. 1 Juni 2016 Hendronursito, Prayanda: Potensi pasir lokal Tanjungp. ISSN: 2088-088X, e. ISSN: 2502-1729 Bintang pada aluminium sand casting terhadap porositas

70

POTENSI PASIR LOKAL TANJUNG BINTANG PADA ALUMINIUM SANDCASTING TERHADAP POROSITAS PRODUK HASIL COR ALUMINIUM

Yusup Hendronursito *1, Yogi Prayanda 21Balai Penelitian Teknologi Mineral – LIPI,

Jl. Ir. Sutami Km 15 Tanjung Bintang Lampung Selatan2Jurusan Fisika FMIPA Universitas Lampung

*Email: [email protected]

ABSTRACTGreen sand is one of the most important components in the process of metal casting. The

sand in Indonesia region is varied level of subtlety, size of sand, and shape of sand. Greensand used in the process of metal casting is possible can affect the quality of casting product.This aims to determine the potential of Tanjung Bintang sand as green sand and the quality ofthe product in terms of porosity defects. The research was conducted by varying sand river fromTanjung Bintang and sand from Maringgai. Composition made varying is 100%,75%, 50%, and25% Tanjung Bintang sand compared Maringgai sand with bentonit and water is 10% and 5%constantly .The Examine of the green sand by SNI 15-0312-1989 among other water content,clay content, Grain Finnest Number (GFN), Shape of grain. The result said aluminium castingproduct with 50% Tanjung Bintang sand has the lowest value of porosity, 5.08% and the highervalue with 75% composition of Tanjung Bintang sand, 6.98%.

Keywords: Green sand, Tanjung Bintang sand, SNI 15-0312-1989, pororsity

PENDAHULUANPasir merupakan bahan yang

fundamental dalam proses pengecorankarena pasir adalah bahan yang palingbanyak tersedia di alam. Pasir cetak yangumum digunakan adalah pasir gunung, pasirpantai, pasir sungai, dan pasir silika yangdisediakan alam. Pasir cetak yang baikmemiliki persyaratan seperti mempunyai sifatmampu bentuk, permeabilitas yang cocok,distribusi besar butir pasir yang baik, tahanterhadap temperatur logam yang tinggi,komposisi baik, pasir harus murah (Astrid dkk,2007). Dalam prakteknya, sering dijumpaicacat pada pengecoran. Cacat-cacatpengecoran yang umum terjadi adalahkekasaran permukaan, cacat porositasdidalam coran dan cacat-cacat yangdisebabkan oleh runtuhnya cetakan. Sifat-sifatcetakan itu sendiri sangat tergantung padadistribusi besar butir pasir cetak, persentasezat pengikat dan persentase kadar air.Timbulnya cacat-cacat tersebut dipengaruhioleh kemampuan alir gas (Permeabilitas) dankekuatan cetakan yang kurang baik, hal itubisa disebabkan karena campuran kadar airpada pasir cetak basah dengan bahanpengikat yang kurang ataupun kadarnya yangberlebihan. Bahan pengikat dalam hal iniadalah bentonit. Nurwidyanto dkk. (2006),telah melakukan penelitian hubungan ukuranbutir terhadap permeabilitas dan porositas,diperoleh bahwa ukuran butir denganporositas dan permeabilitas mempunyaihubungan linear yang kuat dan berkorelasi

negatif yaitu semakin besar ukuran butirnyamaka semakin kecil porositas danpermeabilitasnya. Sedangkan Sidiq dkk.(2014), melakukan penelitian terhadapkualitas hasil pengecoran pasir cetak basahdengan bentonit 3% dan 5% pada besi corkelabu dimana diperoleh hasil denganpenambahan 5% spesimen memiliki hargakekerasan dan kuat tarik lebih besardibandingkan dengan penambahan bentonit3%. Dody dkk. (2006), meneliti tentang jenispasir silika, pasir tetes, dan pasir kali terhadappengecoran besi cor kelabu. Diperoleh bahwapasir silika memiliki nilai permeabilitastertinggi dan pasir kali yang terendahsehingga disimpulkan bahwa pasir silikamemiliki sedikit cacat pengecoran. Uswatun(2012), melakukan analisa variasi pasir cetaklokal jawa timur terhadap kekuatan cetakanpasir, fluiditas, dan kualitas hasil coran logamAl-Si dengan metode gravitasi casting.

Tanjung Bintang merupakan sebuahkecamatan di daerah Lampung Selatan.Memiliki bantaran sungai yang membentangdan sungai-sungai kecil lainnya. dari sungai-sungai inilah didapatkan pasir sungai yangmerupakan hasil gigisan batu-batuan yangkeras dan tajam yang memiliki butiran antara0.063 mm – 5 mm. Selama ini pasir TanjungBintang belum pernah digunakan sebagaipasir cetak. Karena karakter pasir antaradaerah yang satu dengan daerah yang lainberbeda maka diperlukan uji karakterisasipasir Tanjung Bintang. Penelitian inidiperlukan untuk mengetahui potensi pasir


71

Tanjung Bintang sebagai pasir cetak terhadaphasil pengecoran, salah satunya terhadappengecoran aluminium. Pasir cetak TanjungBintang dilakukan uji pasir cetak berdasarkanStandar Nasional Indonesia (SNI) 15-0312-12-1989 diantaranya Uji kadar Air, Uji KadarLempung, Uji Distribusi Persebaran Butir, danUji permeabilitas.

METODE PENELITIANPenelitian ini dilakukan dengan

membuat cetakan pasir berbahan dasar pasirTanjung Bintang dengan komposisi yangberbeda. Bahan baku yang akan digunakanberupa pasir Tanjung bbntang, pasirMaringgai, tanah lempung, air, dan almunium.

Penambahan bentonit dan air tetap sebesar10% dan 5%. Komposisi pasir TanjungBintang terhadap pasir Maringgai sebesar100% , 75%, 50%, dan 25%. Pasirdibersihkan dari kotoran dan diayak denganayakan mesh 10 untuk memisahkan pasirdengan batu. Kemudian menimbang pasirTanjung Bintang, pasir Maringgai, tanahlempung, dan air dengan komposisi yangtelah ditentukan menggunakan neraca digital.Pembuatan pasir cetak dilakukan denganmencampurkan pasir Tanjung Bintang, pasirMaringgai, bentonit, dan air dengankomposisi. Pengambilan sampel pasir cetakdilakukan pada masing-masing komposisi.

Uji Kadar AirUji kadar air dilakukan dengan

mengambil 20 g contoh pasir yang telahdisiapkan kemudian dikeringkan dalam ruangoven pada suhu 105 sampai 110 oC.Pengeringan dilakukan sampai tercapai beratyang konstan. Kadar air diperoleh menurutrumus:

Kadar air (%) =

100awalpasirberat

akhirpasirberat-awalpasirberatx (1)

dimana berat dinyatakan dalam gram (gr)

Uji Kadar Tanah LiatPasir awal sebanyak 50 gram

kemudian dimasukan kedalam gelas kimiadan tambahkan air 150 ml dan 0,1 % LarutanKOH. Aduk Hingga Merata Selanjutnyamenggunakan air mengalir untukmenghilangkan kadar lempung. Kemudian airditiriskan dan selanjutnya dipanaskan dalamoven dengan suhu 110 OC untukmenghilangkan kadar air. Pasir kemudianditimbang, perbedaan berat awal dan akhirdalam satuan prosentase sebagai kadarlempung bebas dalam campuran pasir. KadarLempung dihitung dengan rumus sebagaiberikut :

Kadar lempung (%) =

100awalpasirberat

akhirpasirberat-awalpasirberatx (2)

Bentonit atau tanah lempung merupakanbahan campuran pengikat pasir cetak, ikatanyang diciptakan ditambahkan kedalamkomposisi cetakan pasir membentuk butiranpenyusun struktur cetakan pasir yang

berbeda, sehingga permeabilitas yangdiciptakanpun berbeda. Dari penelitiansebelumnya mengenai permeabilitas padacetakan pasir yang telah dilakukan olehSupriyadi dkk (2013) disebutkan bahwa nilaipermeabilitas dipengaruhi oleh perbandinganjumlah bentonit yang ditambahkan kedalamcetakan pasir. Permeabilitas rendah daricetakan pasir menjadi penyebab udara tidakdapat dengan baik disalurkan keluar keudarabebas, sehingga udara terperangkap didaamlogam saat proses pembekuan. Udara yangterperangkap didalam logam saat prosespembekuan selesai menghasilkan rongga-rongga didalam logam hasil pengeoran yangdikenal sebagai porositas.

Uji Distribusi Persebaran ButirPenentuan distribusi besar butir

dimaksudkan untuk menentukan nomorkehalusan butiran. Pengujian dilakukandengan mempergunakan Shieve ShakersModel RX-812 dan susunan ayakan yangtelah ditentukan. Peralatan ayakan yangdigunakan dengan ukuran mesh 20, 40, 60,80, dan 100. Pasir kering diambil danditimbang sebanyak 50 g. Sampel campuranpasir dituangkan kedalam ayakan yang telahdisusun berdasarkan ukuran mesh dandigoyangkan selama 15 menit dengan alatpengguncang. Setelah itu, pasir ditimbangpada tiap –tiap ukuran ayak menurut besarbutir pasir. Selanjutnya menghitungprosentase dari beratnya tiap ayakan denganrumus berikut :

Prosetase(%) =

100spesimendariberatjumlah

ayakan tiappadapasirberatx (3)

Nomor kehalusan butir pasir dihitung denganrumus dibawah ini, dengan mengalikan berat


72

Gambar 1. Bentuk butir pasir

pasir pada tiap ayakan dengan angka pelipatSn. Rumus kehalusan butir pasir adalah :

n

nn

W

SWFN (4)

Dimana FN adalah Nomor kehalusan Butirpasir, Wn adalah Berat pasir diperoleh daritiap ayakan (gram), Sn adalah Angka pelipat.

Pemeriksaan Bentuk ButiranPemeriksaan bentuk butiran dilakukan

dengan pengamatan dibawah mikroskop padapembesaran 30 sampai 60 kali terhadapcontoh pasir yang telah dicuci dan diayak.Dibedakan beberapa macam bentuk butiran:bulat, sebagian bersudut, bersudut, kristal.Bentuk butiran ditentukan dari bentuk butiranyang paling dominan dari contoh pasirbersangkutan. Bentuk butir dari berbagai jenispasir dapat dilihat pada Gambar 1.

PorositasPeleburan aluminium dilakukan di

tungku lebur dengan menggunakan kowi.Aluminium dicairkan dengan tungkupembakaran hingga mencair, dimanatemperatur peleburan berkisar antara 500 –550 oC. Setelah aluminium dituang kedalamcetakan, ditunggu sekitar 1 hari kemudiancetakan dibongkar untuk mendapatkanspesimen hasil coran. Inspeksi cacatporositas dilakukan secara kualitatif dankuantitatif. Pengamatan cacat secara kualitatifdilakukan dengan cara melakukan

pengamatan fisik di permukaan (surface) danpermukaan dalam (subsurface) oleh karenaitu perlu dilakukan grinding untukmendapatkan permukaan yang halus.Sedangkan pengamatan cacat porositassecara kuantitatif akan dilakukan denganmetode perbandingan volume (Rizal dkk,2012). Perhitungan prosentase porositas yangterjadi pada spesimen dengan rumus:

Porositas =

t

mt

t

p

V

VVx

V

V %100 (5)

Dimana Vp adalah volume porositas, Vt adalahvolume total, m adalah masa, ρ adalahdensitas

HASIL DAN PEMBAHASANTelah diakukan penelitian tentang

karakterstik campuran pasir cetak danporositas hasil cor almunium. Dalampenelitian ini, ada beberapa karakteristik

campuran pasir cetak yang telah diuji yaitu :uji kadar air, uji kadar lempung, ujipermeabilitas dan uji persebaran butir pasir.Adapun untuk pengujian porositas terhadaphasil cor almunium merupakan bahan yangmenjadi hasil pengecoran dengan teknikmenggunakan media cetakan pasir dengankomposisi campuran pasir cetak yangberbeda-beda

Kadar AirHasil uji kadar air dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Hasil ujir kadar airSampel Berat Awal

(gr)Berat Akhir

(gr)Kadar Air

(%)Rata-rata

(%)Pasir A 60 57,78 3,74 3,76

60 57,71 3,81Pasir B 60 58,53 2,45 2,57

60 58,38 2,70


73

Pasir C 60 57,57 4,05 4,0460 57,58 4,03

Pasir D 60 57,64 3,93 3,9360 57,64 3,93

Didapatkan nilai kandungan kadar airdengan rata- rata berturut sebesar 3,76 %,2,57%%, 4,04 %, dan 3,93 % dari pasirA,B,C, dan D.Dari grafik diatas didapatkanbahwa uji kadar air pada keempat samplecampuran pasir cetak diperoleh nilaipersentase kadar air yang memenuhi syaratuntuk pasir cetak. Dimana syarat kadar airuntuk pasir cetak adalah 2% - 12 %.

Kadar LempungKeempat sampel yang telah dilakukanpengujian sebelumnya berasal dari campuran10 % tanah lempung atau bentonit dari beratbahan keseluruhan. Kadar lempung yangdidapat pada penelitian ini lebih dari 10%.Dimana nilai 10 % merupakan syarat pasircetak.

Uji PermeabilitasHasil uji permeabilitas dapat dilihat padaTabel 3.

Distribusi Persebaran ButirPengujian distribusi persebaran pasir dilakukan di laboratorium uji kimia LIPI tanjungBintang. Pengujian menghasilkan dua jenisdata hasil pengujian yaitu data presentaseberat tiap ayakan dan data nomor kehalusanbutir (GFN). Dan dari pengujian persebaranbutir, didapatkan hasil yang disajikan padaTable 5.

Tabel 2. Hasil uji kadar lempungSampel Rata – Rata kadar

Lempung (%)Pasir A 12,22Pasir B 10,59Pasir C 11,22Pasir D 10,90

.Tabel 3. Hasil uji permeabilitas

Cetakan Pasir Pasir TanjungBintang

Pasirmaringgai

Permeabilitas(cm3/mnt)

Pasir A 100% 0% 266.67Pasir B 75% 25% 153Pasir C 50% 50% 195Pasir D 25% 75% 151

Tabel 4. Jumlah pasir pada masing masing pengujian campuran pasir cetakAyakan Pasir A Pasir B Pasir C Pasir D

I II I II I II I IIJumlah 44,76 45,84 46,11 46,27 45,72 45,93 47,01 47,05seharusnya 44,88 45,90 46,12 46,29 45,84 45,94 47,02 47.08hilang 0,12 0,06 0,01 0,02 0,12 0,01 0,01 0,03

.Tabel 5. Nilai persebaran butir

Nilai Pasir A Pasir B Pasir C Pasir DI II I II I II I II

GFN 45,24 44,61 48,43 46,32 52,15 46,78 52,53 53,89Rata-rata 44,92 47,37 49,46 53,21


74

Dari perhitungan didapatkan nilai rata-rata kehalusan butir (GFN) sebesar (44,92),(47,37), (49,46), dan (53,21) pada masing-masing campuran pasir cetak. Dari Tabel 3.diatas, didapatkan hasil bahwa GFN yangdidapatkan pada penelitin ini menunjukkanbahwa campuran pasir cetak yang dibuattelah memenuhi syarat pasir cetak yaitu batasbawah sebesar 40.

Bentuk Butir PasirBentuk butir pasir Tanjung Bintang dapatdilihat pada Gambar 2. Dari pengujian bentukpasir dapat dilihat bahwa sebagian besar butirpasir Tanjung Bintang berbentuk sebagianbersudut.

Gambar 2. Bentuk butir pasir tanjung bintangperbesaran 100x

Uji PorositasNilai pororsitas pada masing-masingspesimen dapat dilihat pada Tabel 6.

Tabel 6. Hail uji porositas pada masing-masing specimen hasil corSampel V (cm3) Massa

(gr)Angka Porositas

(%)Spesimen A 68,63 174,45 5,84Spesimen B 67,69 170,00 6,98Spesimen C 67,38 172,68 5,08Spesimen D 66,92 169,61 6,11

Dari penelitian yang dilakukan,didapatkan hasil nilai rata- rata porositas yangberturut turut adalah 5,84 %, 6,98%, 5,08%,dan 6,11 dari masing- masing campuran pasircetak. Dapat dilihat bahwa angka porositasterbesar terletak pada spesimen B yangmerupakan hasil pengecoran dari almuniunyang menggunakan media pasir cetak dengancampuran pasir cetak 75% pasir TanjungBintang. Nilai porositas dipengaruhi olehterjebaknya gelembung-gelembung gas padalogam cair ketika dituangkan ke dalamcetakan (Budinski, 1996). Penyebabnyaantara lain kontrol yang kurang sempurnaterhadap absorbsi gas dengan logam selamapeleburan dan penuangan.

KESIMPULANBerdasarkan pengujian kadar air dan

GFN pasir Tanjung Bintang memenuhi syaratsebagai pasir cetak namun perlu diteliti ulanguntuk penambahan kadar tanah liat diatas10% mengingat dari hasil bentuk butir pasirdari pasir cetak berbentuk butir pasir kristaldimana bentuk ini memerlukan jumlahpengikat yang lebih banyak untukmemperoleh kekuatan dan permeabilitastertentu. Dari hasil inspeksi cacat pengecoranporositas semua sampel mengalami cacatporositas. Nilai permeabilitas hasilpengecoran menggunakan pasir TanjungBintang berbanding terbalik dengan nilai

porositasnya. Nilai permeabilitas yang tinggipada pasir cetak menghasilkan porositasyang kecil, untuk itu perlu dilakukan penelitianlanjutan untuk meningkatkan nilaipermeabilitas dari pasir cetak tersebut.

UCAPAN TERIMAKASIHPenulis mengucapkan terimakasih

kepada BP. Teknologi Mineral – LIPILampung yang telah memberikan dukunganserta fasilitas di dalam penelitian ini.

DAFTAR PUSTAKAAstrid P.N., Bona M., Irma S., Nadia F.R.,

Prila S.L.R., Ira W., 2007, , Pengujianpasir cetak, Laporan Praktikum ProsesManufaktur Modul V, Teknik Mesin,Institut Teknologi Bandung.

Budinski G.K., 1996, Engineering MaterialProperties and Selection, Prentice Hall,Inc, Englewood Cliffs, New Jersey.

Dody A., Wahyu P.R., Saiful A., 2006,Hubungan variasi jenis pasir cetakterhadap sifat mekanik besi cor kelabu,Jurnal Mekanika, Vol. 4, No. 2.

Nurwidyanto M.I., Meida Y., Sugeng W.,2006, Pengaruh ukuran butir terhadapporositas dan permeabilitas padabatupasir, Berkala Fisika, Vol. 9, No.4,191-195.

Rizal M.P., Soeharto, 2012, Studi eksperimenpengaruh jenis saluran pada aluminium


75

sand casting terhadap porositas produktoroidal piston, Jurnal Teknik ITS Vol. 1,No. 1, 126 – 130

Sidiq B., Budi H., Yuyun E., 2014,Perbandingan kualitas hasilpengecoran pasir cetak basah dengancampuran bentonit 3% dan 5% padabesi cor kelabu, Jurnal Nosel, Vol. 2,No. 3

Standar Nasional Indonesia (SNI) 15-0312-12-1989, 1989, Pasir cetak, Cara uji.Badan Standarisasi Nasional. ICS91.100.15

Supriadi H., Sewandono D., 2013, Pengaruhvariasi abu sekam dan bentonit padacetakan pasir terhadap kekerasan danstruktur mikro hasil coran alumuniumaa 1100. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin,Vol.1 No.3

Uswatun S., 2012, Analisis variasi pasir cetaklokal jawa timur terhadap kekuatancetakan pasir, fluiditas, dan kualitashasil coran logam al-si dengan metodegravitasi casting, Skripsi, FakultasTeknik Um.