## Analisis Kekuatan Tarik dan Tekan Cetakan Pasir akibat Variasi Ukuran Butir dan Kadar Pengikat Pasir Cetak
Sella Devianty 1 ,Ahmad Syuhri 2 , Hari Arbiantara 2
1 Alumni Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember
2 Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember Jl. Kalimantan 37 Jember 68121
Email: ahsyuhri@yahoo.co.id

## ABSTRACT
Molding sand is one the most important thing in sand casting. The weak tensile strength and compressive strength  of  molding  sand  causes  some  defects,  such  as  sand  drop  and  sand  inclusion.  Therefore  this research  is  done  by  varying  grain  size  and  percentage  of  binder  in  molding  sand.  The  purpose  of  this research was to analyze the tensile strength and the compressive strength of sand mold due to variation of grain size and binder presentation. Each treatment will through tensile strength test and compressive strength test, then the data from the test will be analyzed by using ANOVAfor factorial experiments with SPSS  16.0  and  a  significance  level  of  5%.  From  the  research  and  analysis  conducted  found  that  the tensile strength of the molding sand is influenced by the grain size and binder presentation, meanwhile the compressive strength is influenced by the binder presentation but is not affected by the grain size. The highest average value of the sand mold tensile strength is 0.912 N/mm 2 and the highest average value of the sand mold compressive strength is 2.7567 N/mm 2 . Those values are achieved by the use of a mixture of GFN 40-50 AFS silica with a percentage binder as much as 1.5%.
Keywords: Molding sand, grain size, binder

## PENDAHULUAN
Semakin  lama  proses  pengolahan  dan  pembentukan logam  tersebut  semakin  berkembang  dan  bervariasi seiring  berkembangnya  jaman,  salah  satu  prosesnya yakni pengecoran. Proses pengecoran logam merupakan suatu proses pembuatan produk dimana logam dicairkan dalam tungku peleburan kemudian dituangkan ke dalam rongga  cetakan  yang  serupa  dengan  bentuk  asli  dari produk  cor  yang  akan  dibuat.Dalam  pengecoran sand casting, cetakan  pasir  menjadi  hal  yang  sangat  penting untuk  diperhatikan  karena  kualitas  cetakan  dapat mempengaruhi kualitas produk cor. Misalnya terjadinya cacat  pada  produk  seperti sand  drop dan sand inclusion yang  diakibatkan  oleh  lemahnya  kekuatan mekanis dari pasir cetak sehingga ketika logam dituang, pasir  cetak  tidak  mampu  menahan  logam  cair  yang masuk  sehingga  ikut  terkikis  dan  larut  dalam  logam cair.  Kekuatan  pasir  dipengaruhi  oleh  ukuran  butir  dan persentase  bahan  pengikat.  Apabila  bahan  pengikat yang melapisi butir pasir tipis, maka akan menghasilkan kekuatan cetakan pasir yang rendah. Begitu pula apabila luas  permukaan  bidang  kontak  antar  butir  pasir  kecil, juga  akan  menghasilkan  kekuatan  cetakan  yang  rendah [1].Oleh  sebab  itu  perlu  dilakukan  penelitian  dengan memvariasi ukuran butir pasir dan kadar bahan pengikat yang  sesuai  untukmeningkatkan  kualitas  cetakan. Tujuan  dilakukannya  penelitian  ini  adalah  untuk menganalisis  kekuatan  tarik  dan  tekan  cetakan  pasir akibat  variasi  ukuran  butir  dan  kadar  pengikat  pasir cetak .

## METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  dilaksanakan  di  Divisi  Pengecoran  PT. Xdengan menggunakan dua macam pengujian, yaitu pengujian  kekuatan  tarik  dan  pengujian  kekuatan tekan.Penelitian  dilakukan  dengan  variasi  ukuran butir  pasir  cetak    GFN  25-30  AFS  dan  GFN  40-50 AFS  serta  variasi  kadar  bahan  pengikat  sebanyak 1%; 1,3%; dan 1,5%.
Pada  proses  persiapan  cetakan  pasir,  dimulai  dari mencampurkan pasir silika dengan pasir GFN 25-30 AFSdan  kadar    pengikat  1%  menggunakan  mesin mixer pasir  hingga  homogen.  Pasir  yang  sudah bercampur  dengan  binder  dimasukkan  ke  dalam cetakan dogbone dan cetakan silinder, kemudiandidiamkan  selama  4  jam,  sehingga diperoleh  spesimen  yang  tampak  pada  Gambar  1 dan  Gambar  2.  Selanjutnyadilakukan  pengujian kekuatan tarik pada spesimen dogbone dan pengujian kekuatan tekan pada spesimen silinder sertamencatat semua  hasil  pengujian.  Kemudian  melakukan  hal serupa, namun menggunakan spesimen dengan pasir GFN  25-30  AFS  untuk  kadar  pengikat  1,3%  dan 1,5%;  serta  pasir  GFN  40-50  AFS  dengan  kadar pengkat 1%; 1,3%; dan 1,5%.
Gambar 1. Spesimen pengujian kekuatan tarik ( Dogbone)
Gambar 2. Spesimen pengujian kekuatan tekan

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah dilakukan pengujian tarik dan perhitungan nilai kekuatan  tarik,  maka  diperoleh  data  yang  tersaji  pada Gambar 3.
Gambar  3.  Grafik  kekuatan  tarik  dengan  variasi  ukuran  butir dan kadar pengikat
Tabel 1. Daftar ANOVA eksperimen faktorial kekuatan tarik
Source Type III Sum of Squares df Mean Square F Sig. Corrected Model .760 a 5 .152 201.57 4 .000 Intercept 4.444 1 4.444 5.896E 3 .000 Ukuran_Butir .009 1 .009  11.792 .005 Kadar_Pengikat .459 2 .230 304.66 0 .000 Ukuran_Butir * Kadar_Pengikat .292 2 .146 193.37 7 .000
Error
.009 12 .001 Total 5.213 18 Corrected Total .769 17
a. R Squared = .988 (Adjusted R Squared = .983)
Dari  Gambar  3,  tampak  bahwa  nilai  rata-rata kekuatan  tarik  tertinggi  yaitu  0.912  N/mm 2 dicapai pada  campuran  butir  pasir  kecil  (GFN  40-50) dengan  persentase  bahan  pengikat  sebanyak  1,5%. Hal  ini  menunjukkan  bahwa  ukuran  butir  pasir memberikan  pengaruh  pada  kekuatan  tarik  cetakan pasir dikarenakan ukuran butir berhubungan dengan kepadatan  cetakan  pasir.  Jika  butiran  pasir  cetak kecil  maka  kekuatan  pasir  cetak  besar,  karena  luas bidang  kontaknya  besar,  sehingga  kerapatannya tinggi  [2].Hal  ini  didukung  pula  oleh  hasil  analisis statistik pada Tabel 1 bahwa nilai α = 0,05 dan taraf signifikansi pada ukuran butir adalah sebesar 0,005. Karena taraf signifikansi < α, maka Ha diterima (ada pengaruh  ukuran  butir  terhadap  kekuatan  tarik cetakan pasir).
Sedangkan  nilai  kekuatan  tarik  terendah  yaitu 0.2347  N/mm 2 dicapai  pada  campuran  butir  pasir kecil  (GFN  40-50)  dengan  persentase  bahan pengikat  sebanyak  1%.  Karena  bahan  pengikat dengan  persentase  1%  belum  cukup  untuk  melapisi seluruh  permukaan  butiran  pasir.  Apabila  kadar pengikatpada  campuran  pasir  cetak  rendah  maka akan  menyebabkan  kekuatan  pasir  cetak  menurun. Hal ini disebabkan karena daya ikat antar butir pasir cetak rendah. Bila kadar pengikat tinggi menyebabkan  kekuatan  pasir  cetak  meningkat  dan cetakan  menjadi  padat  [3].Hal  ini  didukung  pula oleh hasil analisis statistik pada Tabel 1 bahwa taraf signifikansi  sebesar  0,00  <  α  (0,05)  sehingga  Ha diterima  (ada  pengaruh  kadar  pengikat  terhadap kekuatan tarik cetakan pasir).
Sedangkan untuk nilai kekuatan tekan disajikan sebagaimana dalam Gambar 4.
Gambar  4.  Grafik  kekuatan  tekan  dengan  variasi  ukuran butir dan kadar pengikat
Tabel 2. Daftar ANOVA eksperimen faktorial kekuatan tekan
Source Type III Sum of Squares df Mean Square F Sig. Corrected Model 7.884 a 5 1.577  13.109 .000 Intercept 40.779 1 40.779 339.04 1 .000 Ukuran_Butir .007 1 .007 .057 .815 Kadar_Pengikat 5.239 2 2.619  21.777 .000 Ukuran_Butir * Kadar_Pengikat 2.638 2 1.319  10.967 .002 Error 1.443 12 .120 Total 50.106 18 Corrected Total 9.327 17
a. R Squared = .845 (Adjusted R Squared = .781)
Dari  data  taraf  signifikansi  pada  Tabel  2  diperoleh bahwa  taraf  signifikansi  pada  ukuran  butir  sebesar 0,815 yang  mana  >  α  sehingga  Ho diterima (tidak ada pengaruh ukuran butir terhadap kekuatan tekan cetakan pasir),  maka  dapat  disimpulkan  bahwa  ukuran  butir tidak  memberikan  pengaruh  pada  kekuatan  tekan cetakan  pasir.  Akan  tetapi  penambahan  kadar  pengikat memberikan  pengaruh  pada  cetakan  pasir  yakni meningkatkan kekuatan tekan cetakan pasir, sebagaimana  tampak  pada  Gambar  4  bahwa  seiring dengan ditambahkannya kadar pengikat, maka kekuatan tekan juga akan bertambah besar.Hal ini sejalan dengan hasil  penelitian  pada  cetakan  pasir  basah  yang  telah dilakukan  oleh  Astika et  al yang  menyimpulkan  bahwa penambahan  zat  pengikat  berpengaruh  terhadap kekuatan  tekan  cetakan  pasir  sedangkan  jenis  pasir tidak  memberikan  pengaruh  yang  nyata  [4].Hal  ini didukung pula oleh hasil analisis  statistik pada Tabel 2 yang  menunjukkan  taraf  signifikansifaktor  kadar pengikat  sebesar  0,00  yang  mana  kurang  dari  nilai  α sehingga  Ho  ditolak  dan  Ha  diterima  (ada  pengaruh kadar pengikat terhadap kekuatan tekan cetakan pasir). Selain itu, dari Gambar 4 juga tampak bahwa nilai rata- rata kekuatan tekan tertinggi yaitu 2,7567 N/mm 2 dicapai  pada  campuran  butir  pasir  kecil  (GFN 40-50)  dengan  persentase  bahan  pengikat  terbesar, yakni1,5%.  Sedangkan  nilai  kekuatan  tekan  terendah yaitu  0,693  N/mm 2 dicapai  pada  campuran  butir  pasir kecil  (GFN  40-50)  dengan  persentase  bahan  pengikat terkecil, yakni 1%. Sebagaimana penjelasan sebelumnya  pada  analisis  hasil  pengujian  tarik  bahwa dengan  ukuran  butir  yang  kecil  maka  luas  bidang kontak  antar  butir  pasir  akan  semakin  besar  sehingga kekuatan  tekannya  pun  akan  lebih  besar.  Sedangkan rendahnya  kekuatan  tekan  pada  campuran  butir  pasir kecil  (GFN  40-50)  dengan  persentase  bahan  pengikat 1%  dikarenakan  terlalu  rendahnya  jumlah  pengikat yang  dibutuhkan  oleh  pasir  silika  untuk  untuk  dapat terlapisi  tiap-tiap  butirannya  dan  berikatan  satu  sama lain.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  dan  analisis  yang  telah dilakukan  maka  dapat  disimpulkan  bahwaukuran  butir
hanya  berpengaruh  pada  kekuatan  tarik  cetakan, sedangkan  kadar  pengikat  berpengaruh  pada kekuatan  tarik  juga  kekuatan  tekan  cetakan  pasir . Penambahan  kadar  pengikat  memberikan  pengaruh meningkatkan  kekuatan  tarik  dan  tekan  cetakan pasir  pada  persentase  1%  hingga  1,5%.  semakin banyak  persentase binder yang  digunakan  akan meningkatkan  kekuatan  tarik  pasir.Hal  ini  tampak pada  kekuatan  tarik  dan  kekuatan  tekan  cetakan pasir  tertinggi  yang  dicapai  oleh  penggunaan  kadar pengikat  paling  banyak  dalam  penelitian  ini,  yaitu 1,5%.  Nilai  rata-rata  kekuatan  tarik  tertinggi  yaitu 0.912  N/mm 2 dan  nilai  rata-rata  kekuatan  tekan tertinggi yaitu 2,7567 N/mm 2 .

## SARAN
Saran  untuk  penelitian  berikutnya  yaitu  agar  lebih memperhatikan  homogenitas  campuran  pasir  silika dengan  bahan  pengikat  perlu  diperhatikan  karena sangat  berpengaruh  pada  kekuatan  tarik  dan  tekan cetakan  pasir.  Selain  homogenitas  campuran  pasir silika  dengan  bahan  pengikat,  keseragaman  tingkat kepadatan  cetakan  pasir  juga  penting  untuk diperhatikan sehingga tidak terjadi kegagalan dalam pembuatan  cetakan  pasir.  Selain  itu  tingkat kepadatan  antara  spesimen  satu  dengan  yang  lain dijaga  agar  seragam  sehingga  data  pengujian  dan hasil  analisis  yang  diperoleh  lebih  akurat.Untuk memperoleh  keseragaman  dan  keakuratan  data sebaiknya  pembuatan  replikasi  perlu  diperbanyak sehingga hasil pengolahan dan analisis data nantinya akan lebih valid.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]Yekinni,  Adekunle  A.  dan  Bello,  Solomon.  K. 2013. Investigation and Comparative Analysis of Clay  Content,  Grain  Size  and  Grain  Size Distribution  of  Foundry  Moulding  Sands . International  Journal  for Management  Science andTechnology (IJMST) . Vol. 1 (7): 1-22.
[2] Adiyatma,  M.  R.  2012.  Pengujian  Distribusi Besar
Butir. http://memedcupu.blogspot.com/2012/06/p engujian-distribusi-besar-butir.html?m=1 [4 Desember 2013]
[3] Tarkono,  Harnowo,  dan  Sewandono.  2013. Pengaruh Variasi Abu Sekam dan Bentonit pada Cetakan Pasir terhadap Kekerasan dan Struktur Mikro  Hasil  Coran  Alumunium  Aa  1100. Jurnal Fema. Vol. 1 (3): 1-12.
[4] Astika,  I.  M.,  Negara,  DNK.  P.,  dan  Susantika, M.  A . 2010.Pengaruh  Jenis  Pasir  Cetak  dengan Zat Pengikat Bentonit Terhadap Sifat
Permeabilitas  dan  Kekuatan  Tekan  Basah Cetakan  Pasir  ( Sand  Casting ).  Jurnal  Ilmiah Teknik Mesin. Vol. 4 (2): 132-138.