BAB II

PENGUJIAN KADAR LEMPUNG PASIR CETAK

2.1 Tujuan Praktikum

Tujuan yang ingin dicapai dalam pengujian ini adalah :

1. Agar praktikan mengetahui prosentase kadar lempung yang terdapat

dalam pasir cetak.

2. Agar praktikan mampu memahami dan melaksanakan pengujian kadar

lempung pasir catak.

3. Agar praktikan mampu menganalisa kadar lempung dalam pasir cetak.

2.2 Dasar Teori

2.2.1 Pengujian Lempung

Lempung adalah suatu bahan yang digunakan untuk mengikat butir-

butir pasir cetak. Biasanya digunakan lempung (Bentonite) sebagai bahan

pengikat untuk mengikat pasir cetak. Unsur penyusun lempung terdiri

dari kaolit, ilit dan monmolimit juga kwarsa, feldesfar, mika dan kotoran

lain ( Tata Surdia, hal 111)

2.2.2 Fungsi dan Standar Lempung.

Fungsi lempung yang utama yaitu untuk mengikat pasir cetak

sekaligus pasir cetak mempunyai sifat mampu bentuk sehingga mudah

dalam pembuatan cetakan dengan permeabilitas yang cocok. Cetakan

yang dihasilkan harus kuat sehingga tidak rusak karena dipindah-pindah

dan mudah dibongkar sesudah dituang. Disamping itu juga berfungsi

sebagai penahan panas saat penuangan, hal ini terjadi karena pasir cetak

dengan butir yang tidak seragam dapat dipadatkan dengan lempung

sehingga mempunyai berat jenis yang tinggi, mempunyai permukaan

sentuh yang luas dengan butir-butir tetangganya sehingga kekuatan untuk

menahan panas akan lebih tinggi.

Menurut standar AFS (American Foundrymen’s Society) clay, Standar

pengiat lempung yang terkandung dalam pasir cetak adalah:

Clay atau lempung mineral

Lempung silica atau lempung yang mengendap

Kandungan lempung yang umum digunakan pada pasir cetak adalah

2%-50% (Richard W Heine “ Principle of Metal Casting”, hal 86)

2.2.3 Macam – Macam Lempung

a) Berdasarkan kadarnya dalam cetak lempung dibagi menjadi:

Lempung Jenuh.

Pasir yang memiliki kadar lempung >10%, sehingga penambahan

kadar lempung lebih dari 10% tidak akan menyebabkan peningkatan

kekuatan tekan basah maksimum cetak (20-30 psi). (Principle of

Metal Casting, hal 109).

Lempung Tidak Jenuh.

Pasir cetak yang mengandung kadar lepung < 10%, sehingga

penambahan kadar lepung kuran dari 10% akan meningkatkan

kekuatan tekan basah pasir cetak (0-30 psi). (Principle of Metal

Casting, hal 109).

Kedua jenis ini dapat dilihat pada skematik diagram pengaruh

prosentase kadar lempung terhadap kekuatan tekan basah maksimum

pasir cetak.

Gambar 2.1 : Skematik diagram pengaruh prosentase kadar lempung

terhadap kekuatan tekan basah maksimum

Sumber : Richard W.H. “ Principle of Metal Casting”, hal 109

b) Tipe-tipe lempung adalah sebagai berikut:

Western Bentonit.

Dipakai pada pasir cetak yang membutuhkan kekuatan tekan kering

yang tinggi ± 80 psi (Principle of Metal Casting, hal 111).

Southern Bentonit

Digunakan pada pasir cetak yang membutuhkan kekuatan tekan

kering yang rendah (40-80 psi). (Principle of Metal Casting, hal 111).

Fire Clay

Lempung tipe ini dapt menghasilkan kekuatan tekan kering sesuai

dengan yang dibutuhkan. Kekuatan tekan kering yang rendah (40-80

psi). (Principle of Metal Casting, hal 111).

2.2.4 Faktor – faktor yang mempengaruhi pengikat.

Kadar Air

Penggunaan kadar air pada lempung akan meningkatkan daya ikat

lempung. Kadar air standar dalam pasir cetak adalah 1,5-8%

tergantung dari jenis cetakan dan logam yang dituang (Principle of

Metal Casting, hal 88). Apabila pasir cetak kekurangan air maka daya

ikat lempung pada pasir cetak akan berkurang sehingga akan

mengurangi kekuatan pasir cetak. Disamping itu butir lempung yang

tidak mendapatkan air akan mengisi celah antar butir pasir cetak

sehingga menyebabkan penurunan permeabilitas pasir cetak. Jika pasir

cetak kelebihan air, maka lempung menjadi pasta sehingga daya

ikatnya terhadap pasir menurun dan kekuatan pasir cetak pun akan

menurun.

Jenis butir

Gambar 2.2 : Bentuk butir dari pasir cetak

Sumber : Tata Surdia, Teknik Pengecoran Logam, hal 110

Jenis pasir bulat baik digunakan sebagai pasir cetak, karena

memerlukan jumlah pengikat yang lebih sedikit untuk

mendapatkankekuatan dan permeabilitas tertentu, serta mampu alir

yang baik sekali. Pasir berbutir Kristal kurang baik untuk pasir cetak,

sebab akan pecah menjadi butir-butir kecil pada pencampran serta

memberiakn ketahanan api dan permeabilitas yang buruk pada

cetakan dan selanjutnya membutuhkan kekuatan pengikat dalam

jumlah banyak.

Ukuran dan distribusi butir.

Pasir cetak biasanya kumpulan dari butir-butir yang berukuran

bermacam-macam. Tetapi kadang-kadang terdiri dari butir tersaring

yang mempunyai ukuran seragam. Besar butir yang diinginkan adalah

sedemikian hingga dua pertiga dari butir-butir pasir yang mempunyai

ukuran tiga mesh yang berurutan dan sisanya dari ukuran mesh

berikutnya. Jadi lebih baik tidak mempunyai besar butir yang

seragam.

2.3 Pelaksanaan dan Pengolahan Data

2.3.1 Alat dan Bahan.

Alat-alat yang digunakan dalam pengujian ini adalah:

1. Kompor Listrik

Alat ini digunakan untuk mengeringkan specimen.

Gambar 2.1 : Kompor Listrik

Sumber : google.com/kompor_listrik

2. Timbangan elektrik

Alat ini digunakan untuk menimabang specimen sebelum dan sesudah

dikeringkan.

Gambar 2.2 : Timbangan Elektrik

Sumber : google.com/timbangan_elektrik

3. Panci

Digunakan untuk tempat menghilangkan lempung pada pasir cetak

dan untuk mengeringkan pasir pada kompor listrik.

Gambar 2.3 : Panci

Sumber : google.com/panci

4. Gelas ukur

Alat ini digunakan untuk mengukur volume larutan yang dipakai.

Gambar 2.4 : Gelas ukur

Sumber : google.com/ gelas_ukur

Bahan

Adapun bahan yang digunakan dalam pengujian ini adalah :

Pasir cetak seberat 100 gr.

Larutan NaOH 2,5 % sebanyak 50 ml.

Air sebanyak 950 ml.

2.3.2 Urutan Kerja Pengujian

Urutan kerja pengujian kadar lempung pasir cetak adalah :

1. Timbang pasir cetak seberat 100 gr sebagai specimen

2. Larutkan pasir di dalam 950 ml air pada panci

3. Tambahkan NaOH 2,5 % sebanyak 50 ml

4. Aduk campuran tersebut dan biarkan pasir mengendap selama 5

menit

5. Buang airnya sebanyak 5/6 dari tinggi permukaan air

INGAT : PASIR JANGAN IKUT TERBUANG !!!!!!!!

6. Tambahkan airnya hingga seperti semula dan ulangi langkah kerja

4, 5, 6 dan diamkan selama 5 menit hingga airnya jernih

7. Panaskan pasir cetak dalam panci dengan kompor listrik pada suhu

100 – 110 OC

8. Aduk pasir hingga kering

9. Timbang pasir cetak kering tersebut dan catat hasilnya

10. Hitung kadar lempung dengan rumus di bawah ini :

Kadar Lempung = ---------------------------- x 100 % - Kadar air

rata2

2.3.3. Data Hasil Pengujian

Tabel 2.1. Data Hasil Pengujian Lempung

No. Berat Specimen Awal

( gram )

Berat Specimen Akhir

( gram )

Kadar

Lempung

( % )

1. 100 80 12.84

2. 100 78 14.84

3. 100 78 14.84

4. 100 78 14.84

5. 100 78 14.84

Berat awal – Berat akhir

Berat Awal

Tabel 2.2. Data Hasil Perhitungan

No. Berat

Awal

( gram )

Berat

Akhir

( gram )

%Kadar

Lempung

( X )

(X−X ) (X−X )2

1. 100 80 12.84 -1.6 2.56

2. 100 78 14.84 0.4 0.16

3. 100 78 14.84 0.4 0.16

4. 100 78 14.84 0.4 0.16

5. 100 78 14.84 0.4 0.16

∑ ¿ ¿ 500 392 72.2 0 3.2

2.3.4 Perhitungan Data Hasil Pengujian

Perhitungan Statistika

1) Prosentase kadar lempung specimen

% Kadar lempung =

Berat Awal − Berat AkhirBerat Awal

x 100 % − Kadar air rata−rata

Pengujian pertama = 100−80

100 x 100% - 7.16

= 12.84%

Pengujian kedua = 100−78

100 x 100% - 7,16

= 14.84%

Pengujian ketiga = 100−78

100 x 100% - 7,16

= 14.84%

Pengujian keempat = 100−78

100 x 100% - 7,16

= 14.84%

Pengujian kelima = 100−78

100 x 100% - 7,16

= 14.84%

2) Kadar lempung rata-rata (X )

X =

Xn

=

72 .25

= 14.44

1) Simpanan baku (δ )

δ 2 =

Σ (X − X ) 2

n − 1

δ = √ 3 .24

δ = 0.89

4) Simpangan baku rata-rata ( δ )

δ =

δ

√n

=

0 .89

√5

= 0.4

5) Kesalahan relatif

Kr =

δX

=

0,414 . 44

= 0,277

α = Kr x 100 %

= 0,027 x 100%

= 2.77%

6) Dengan mengambil resiko kesalahan α = 5 %

8) Dengan db = n – 1= 4

9) Sehingga untuk t (

α2; db )= t ( 0 ,05 ; 4 )= 2 ,776

X − [t ( α2 ; db ) . δ) ≤ x ≤ X + [ t ( α2; db ). δ ]

14.44 - (27,776x0,4) ≤ x ≤ 14.44 + (27,776x0,4)

13,33 ≤ x ≤ 15.55

2.4.1 Pengaruh Kadar Lempung Terhadap Air

Lempung memiliki fungsi sebagai pengikat pada butiran pasir dan air

adalah sebagai activator bagi lempung untuk berfungsi sebagai pengikat.

Peningkatan kadar lempung tanpa disertai peningkatan kadar air akan

menyebabkan lempung itu bersifat keras serta permeabilitas dari pasir

cetak tersebut. Hal ini dikarenakan kurangnya activator pada lempung

tersebut sehingga butoran antar pasir akan berkurang kekuatan lekatnya

dan menurunkan kekuatan pasir tersebut sefangkan turunnya

permeabilitas dikarenakan adanya butiran pasir ang tidak terikat tersebut

mengisi rongga-rongga antar pasir yang terikat.

Untuk kurangnya kadar lempung dan berlebihnya kadar air juga akan

menurunkan kekuatan dan permeabilitas dari pasir cetak tersebut. Hal ini

disebabkan karena lempung akan bersifat pasta jika berlebih air dan ini

menurunkan fungsi dari pengikatnya. Kadar air yang berlebihan juga

menyebabkan air-air yang tersisa berada pada rongga antar butiran,

sehinggga permeabilitas menurun.

Kadar air standart yang diperlukan adalah antara 1,5% - 8% dari

seluruh capuran pasir cetak. Sedangkam kadar standart lempung adalah

antara 2% - 50%.

Peningkatan kadar lempung sesuai batas standartnya dengan

kandungan kadar air tetap (tetapi masih dalam standart kandungan air)

akan meningkatkan kekuatan sampai batas tertentu dan kemudian

kekuatan itu akan tetap meskipundilakukan penambahan kadar lempung

hal ini dapat dilihat pada grafik hubungan kekuatan pasir cetak dan kadar

lempung berikut.

Gambar 2.5 : Grafik hubungan kekuatan dan kadar lempung.

Sumber : Principle Metal Casting

2.4.2 Grafik Pengaruh Kadar Lempung dan Air Terhadap Permeabilitas dan

Kekuatan.

Gambar 2.6 :Grafik hubungan Kadar Lempung dan Air Terhadap

Permeabilitas dan Kekuatan.

Sumber : Teknik Pegecoran Logam, Tata Surdia.

Dari grafik dapat dilihat dengan naiknya kadar lempung akan

menyebabkan naiknya kekuatan dari pasir cetak itu. Pada kekuatan tekan

kering kekuatan cenderung akan meningkat jika kadar air terus dinaikan

pula. Pada kekutan tekan basah kekuatan akan cenderung naik jika kadar

lempung bertambah, tetapi hanya sampai pada tingkat tertentu setelah itu

penambahan kadar air akan menyebabkan kecenderungan kekuatan tekan

basah menurun.

Pada permeabiitas peningkatan kadar lempung akan menurunkan

permeabilitas dari pasir cetak itu sendiri. Penurunan ini juga seiring

dengan penigkatan kadar air. Keadaan ini disebabkan dengan semakin

bertambahnya kadar lempung dan kadar air tetap akan menyebabkan

fungsi lempung sebagi pengikat akan turun dan butiran lempung akan

berada diantara butiran pasir. Begitu juga dengan peningkatan kadar air,

air akan berada pada rongga – rongga diantara bituran pasir sehingga

menyebabkan penurunan permeablitasnya.

2.5 Kesimpulan dan Saran

2.5.1 Kesimpulan.

1. Lempung adalah suatu bahan yang digunakan untuk mengikat butiran

pasir cetak yang akan berfungsi jika ditambahkan air sebagai activator.

2. Fungsi dari lempung adalah untuk mengikat butiran pasir cetak serta

meningkatkankekuatan dari pasir cetak itu sendiri. Sedangkan kadar

lempung standart pasir cetak adalah 2% - 50%.

3. Macam – Macam Lempung

a. Menurut Kadarnya

Lempung Jenuh

Lempung Tidak Jenuh

b. Menurut Kekuatannya.

Western Bentonit.

Southern Bentonit.

Fire Clay.

4. Faktor – Faktor Yang Mempengaruhi Lempung

Kadar Air

Jenis Butir

Ukuran dan Distribusi Butir

2.5.2 Saran

Ketika membuang air harus hati-hati supayang pasir tidak ikut

terbuang.

Agar semua kelompok diberi kesempatan untuk melakukan praktikum