PENGARUH VARIASI JENIS BENTONIT TERHADAP TINGKAT PERMEABILITAS DAN KEKUATAN TEKAN PADA CETAKAN PASIR GREEN SAND

Transkripsi

1 digilib.uns.ac.id PENGARUH VARIASI JENIS BENTONIT TERHADAP TINGKAT PERMEABILITAS DAN KEKUATAN TEKAN PADA CETAKAN PASIR GREEN SAND SKRIPSI Oleh: DWI HARTONO K FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA commit 2012 to user i

2 digilib.uns.ac.id PENGARUH VARIASI JENIS BENTONIT TERHADAP TINGKAT PERMEABILITAS DAN KEKUATAN TEKAN PADA CETAKAN PASIR GREEN SAND SKRIPSI Oleh: DWI HARTONO K 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 ii

3 digilib.uns.ac.id 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 Pembimbing II Budi Harjanto, S. T., M. Eng Herman Saputro, S.Pd., M.Pd., M.T. NIP NIP iii

4 digilib.uns.ac.id 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 iv

5 digilib.uns.ac.id 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 v

6 digilib.uns.ac.id 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 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. vi

7 digilib.uns.ac.id 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 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. vii

8 digilib.uns.ac.id 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 viii

9 digilib.uns.ac.id 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 ix

10 digilib.uns.ac.id 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 commit to yang user tiada hentinya. x

11 digilib.uns.ac.id 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 xi

12 digilib.uns.ac.id 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 Proses Pengecoran Pasir Cetak Bentonit Permeabilitas Kekuatan Tekan B. Penelitian yang Relevan xii

13 digilib.uns.ac.id C. Kerangka Pemikiran D. Hipotesis penelitian BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian B. Pendekatan dan Jenis Penelitian C. Data dan Sumber Data D. Teknik Sampling E. Teknik Pengumpulan Data F. Teknik Analisis Data G. Prosedur Penelitian BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Deskripsi Data B. Pembahasan Hasil Penelitian BAB V KESIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN A. Kesimpulan B. Implikasi C. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii

14 digilib.uns.ac.id DAFTAR TABEL Tabel 1. Hasil komposisi bentonit jenis Ultra Bent -A Tabel 2. Hasil komposisi bentonit jenis Ultra Bent -B Tabel 3. Hasil komposisi bentonit jenis BK Tabel 4. Hasil Pengujian Tingkat Permeabilitas Tabel 5. Hasil Pengujian Kekuatan Tekan Tabel 6. Syarat fisik pasir cetak untuk berbagai jenis logam xiv

15 digilib.uns.ac.id DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Konstruksi Dapur Kupola... 9 Gambar 2. Bentuk-Bentuk Butir Pasir Gambar 3. Jenis Bentonit Gambar 4. Kerangka Pemikiran Gambar 5. Alat Uji Permeability Tester Gambar 6. Alat Uji Universal Sand Strength Machine Gambar 7. Timbangan Pasir Gambar 8. Sand Mixer Gambar 9. Sand Rammer Gambar 10. Gelas Ukur Gambar 11. Cetakan Spesimen Gambar 12. Spesimen Cetakan Pasir Green Sand Gambar 13. Bagan Alir Proses Eksperimen Gambar 14. Histogram Tingkat Permeabilitas Gambar 15. Histogram Kuat Tekan xv

16 digilib.uns.ac.id 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 commit pengikat to user yang biasa digunakan antara lain 1

17 digilib.uns.ac.id 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.

18 digilib.uns.ac.id 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?

19 digilib.uns.ac.id 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.

20 digilib.uns.ac.id 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, 5

21 digilib.uns.ac.id 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 CO 2 (CO 2 process moulds) 6) Cetakan pasir kulit kerang (Croning/Shell process moulds) 7) Cetakan pasir furan

22 digilib.uns.ac.id 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.

23 digilib.uns.ac.id 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

24 digilib.uns.ac.id 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 commit dari kupola to user dinyatakan oleh laju peleburan

25 digilib.uns.ac.id 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. commit Pemeriksaan to user cacat dalam yang bertujuan

26 digilib.uns.ac.id 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 commit to jenis user pasir cetak biasanya disesuaikan

27 digilib.uns.ac.id 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 C, 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 commit larut dalam to user logam adalah tidak dikehendaki.

28 digilib.uns.ac.id 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) CO 2 -process Pasir CO 2 -process ini biasa digunakan untuk membuat inti dan dalam batasan yang sempit juga cetakan. Pasir CO 2 -process terdiri dari: a) Pasir silika (baru) b) Air kaca 2% s/d commit 5% to user

29 digilib.uns.ac.id 14 c) Aditive berupa brake-down agent atau yang sejenisnya untuk meningkatkan kemampuan hancur. Karakteristik pasir CO 2 -process antara lain : a) Pengerasan diperoleh melalui pemadatan secara manual maupun masinal kemudian direaksikan dengan gas CO 2. 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/cm 2 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.

30 digilib.uns.ac.id 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.

31 digilib.uns.ac.id 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/cm 2. 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 commit diperlukan. to user

32 digilib.uns.ac.id 17 b) Pengerasan dicapai dengan pemasanan dengan temperatur 200 o C. 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 Fe 2 O 3 ) 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 % SiO 2, 8 % s/d 22

33 digilib.uns.ac.id 18 % lempung, dan kadar MgO, CaO, Fe 2 O 3 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 (SiO 2 ) sehingga biasa disebut Pasir Silika. Kandungan lain adalah pengotor antara lain : Na 2 O, K 2 O, Al 2 O 3, CaO, dan Fe 2 O 3. 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/cm 3. b) Temperatur cair C (Sinter Point C). c) PH asam. d) Warna putih hingga abu-abu kekuningan. e) Mengalami pemuaian pada suhu C, 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

34 digilib.uns.ac.id 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 commit dan semen to user putih).

35 digilib.uns.ac.id 20 3) Air kaca (Na 2 O.SiO 2.H 2 O 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.

36 digilib.uns.ac.id 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 sifatsifatnya. Sifat pasir cetak berubah akibat dari tercampurnya kotorankotoran 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.

37 digilib.uns.ac.id 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 (Al 2 O 3, 4SiO 2 x H 2 O), 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

38 digilib.uns.ac.id 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 SiO 2 59,15 % 2 Al 2 O 3 16,40 % 3 Fe 2 O 3 11,81 % 4 CaO 5,31 % 5 MgO 3,89 % 6 TiO 2 0,98 % 7 P 2 O 5 0,69 % 8 Cl 0,57 % 9 SO 3 0,42 % 10 K 2 O 0,38 % 11 MnO 0,09 % 12 Na 2 O 3 0,07 % 13 ZrO 2 0,05 % 14 SrO 0,04 % 15 Pr 6 O 11 0,03 % 16 ZnO 0,02 % 17 SnO 2 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 SiO 2 58,67 % 2 Al 2 O 3 16,03 % 3 Fe 2 O 3 11,78 % 4 CaO 5,70 % 5 MgO 4,06 % 6 TiO 2 1,01 % 7 P 2 O 5 0,73 % 8 Cl 0,63 %

39 digilib.uns.ac.id 24 Tabel 2. Lanjutan komposisi bentonit jenis Ultra Bent -B 9 SO 3 0,46 % 10 K 2 O 0,49 % 11 MnO 0,10 % 12 Na 2 O 3 0,08 % 13 ZrO 2 0,05 % 14 SrO 0,05 % 15 V 2 O 5 0,03 % 16 ZnO 0,03 % 17 SnO 2 0,03 % 18 CuO 0,01 % 19 Y 2 O 3 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 SiO 2 55,01 % 2 Al 2 O 3 21,95 % 3 Fe 2 O 3 13,86 % 4 CaO 2,85 % 5 MgO 0,86 % 6 TiO 2 1,33 % 7 P 2 O 5 0,42 % 8 Cl 0,38 % 9 SO 3 0,78 % 10 K 2 O 1,97 % 11 MnO 0,26 % 12 Na 2 O 3 0,03 % 13 ZrO 2 0,06 % 14 SrO 0,04 % 15 Pr 6 O 11 0,02 % 16 ZnO 0,03 % 17 SnO 2 0,02 % 18 CuO 0,02 % 19 V2O5 0,04 % 20 Rb2O 0,02 % 21 NiO 0,01 %

40 digilib.uns.ac.id 25 Ultra Bent A Ultra Bent B Bentonit BK 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 commit pukulan to user pemadatan sebanyak tiga kali,

41 digilib.uns.ac.id 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 (cm 3 /menit) Q = Volume udara A = Luas irisan (19,625 cm 2 ) 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 commit logam yang to user panas sehingga menimbulkan cacat

42 digilib.uns.ac.id 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: