Analisis Cacat Casting Akibat Variasi Lama Waktu Pengerasan dan Persentase Binder di PT. Barata Indonesia
Arya Ramadhanu 1 , Ahmad Syuhri 2 , Dwi Djumhariyanto 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
Sand inclusion and pin hole are surface defects caused by molding sand. Therefore need by varying age sand and percentage  of  binder  in  sand  molds.  The  purpose  of  this  research  to  improve  the  quality  of  the  product.  Each treatment will through tensile strength test, then make a plate pattern for casted .  Each plate will checked defects that occur, sand inclusion and pin hole . Data from this research will be analyzed using ANOVA factorial design 2x3. The results of this research with a percentage of 1.5% binder and age sand 24 hour produce sand inclusion of 0% and pin hole, 2 holes.

## Keywords: Sand inclusion, pin hole, binder, age sand

## PENDAHULUAN
Dalam perkembangan dunia saat ini, logam banyak sekali  dibutuhkan  manusia,  baik  untuk  keperluan sehari-hari  ataupun  untuk  bisnis.  Meskipun  saat  ini telah  ditemukan  komposit  sebagai  pengganti  logam, namun  tidak  semua  komposit  dapat  menggantikan fungsi logam. Seperti halnya pada perusahaan kereta api yang  menggunakan  baja  sebagai  dasar  kereta  api. Namun  logam-logam  tersebut  harus  dicetak  dan dibentuk terlebih dahulu, tentu saja hal ini memerlukan jasa  dari  perusahaan  pengecoran  logam  seperti  PT. Barata  Indonesia.  PT.  Barata  Indonesia  memproduksi material  logam,  seperti  boogie  kereta  api, roll penggiling  pada  pabrik  gula, crusher batu,  dan  alat berat  lainnya.  Namun  tercatat  dari  150  produk  yang dihasilkan  terdapat  cacat pin  hole sebanyak  5  %  dan sand  inclusion sebanyak  13%[1].  Beberapa  faktor penyebab  cacat  tersebut  antara  lain  adalah  pasir  cetak yang  kurang  kuat.  Semakin  tinggi  kekuatan  pasir  cacat permukaan  yang  dihasilkan  akan  semakin  rendah  [2]. Kekuatan  pasir  dipengaruhi  oleh  persentase binder dan lama waktu pengerasan. Oleh sebab itu perlu dilakukan penelitian  dengan  memvariasi  persentase binder dan lama  waktu  pengeringan  pasir  cetak  yang  sesuai  untuk mengurangi  cacat casting yang  terjadi.  Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah untuk meningkatkan kualitas  produk  cor  dengan  memvariasi  lama  waktu pengerasan  pasir  cetak  dan  persentase binder pada casting.

## METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  dilaksanakan  di  divisi  Pengecoran  PT. Barata  Indonesia  (persero),  Gresik,  meliputi  dua kegiatan  utama  yaitu  persiapan  cetakan  pasir  dan persiapan casting.
Pada  proses  persiapan  pasir  cetak,  dimulai  dari mencampurkan  pasir  silika  dengan binder 1% menggunakan  mesin  mix  pasir,  aduk  hingga  binder
merata  ke  seluruh  butiran  pasir.  Pasir  yang  sudah bercampur  dengan  binder  dimasukkan  ke  dalam cetakan  plat  berukuran  (150x75x25)  mm  dan cetakan dog  bone seperti  Gambar  1,    diamkan dengan  lama  waktu  pengerasan  4  jam.  Selanjutnya melakukan  pengujian  tarik  pada dog  bone dan mencatat semua hasil pengujian. Lakukan hal serupa namun untuk kandungan binder menggunakan 1,3% dan 1,5%.
Gambar 1. Dog bone pasir
Pada  persiapan casting ,  dimulai  dari  pelapisan lapisan  zircon  pada  cetakan  plat  yang  sudah mengeras  dan  buat  dua  lubang venting berukuran 10mm. Setelah cetakan sudah set cairan AAR Grade B+  dituangka  ke  dalam  cetakan.  Biarkan  hingga membeku  seperti  Gambar  2.  Setelah  plat  terbentuk, lakukan finishing seperti shot  blasting ,  pemotongan logam  yang  berlebih  dan  lakukan  pengujian  cacat sand  inclusion dan pin  hole dengan  MPI. Selanjutnya  melakukan  hal  serupa  namun  untuk lama pengerasan pasir menggunakan 24 jam.
Gambar 2. Plat yang terbentuk

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah  dilakukan  pengujian  tarik  didapat  grafik seperti pada Gambar 3:
Gambar  3.  Grafik  kekuatan  tarik  dengan  variasi binder dan lama waktu pengeringan
Dari  Gambar  3,  dengan  persentase binder 1% kekuatan tarik yang dihasilkan 0,44 N/mm 2 , pada 1,3% menghasilkan 0,47
N/mm 2
dan pada 1,5% menghasilkan  0,52  N/mm 2 .  Dapat  ditarik  kesimpulan bahwa  semakin  banyak  persentase binder yang digunakan akan  meningkatkan kekuatan tarik pasir, hal ini  karena  dengan  bertambahnya  persentase binder , maka  akan  semakin  banyak  pula  butiran  pasir  yang saling  mengikat.  Inilah  yang  menyebabkan  kekuatan pasir meningkat. Hal serupa terjadi pada penelitian yang dilakukan  oleh  Astika,  dkk [3].  Dalam  penelitiannya, Astika menggunakan kadar pengikat sebanyak 4%, 6%, dan  8%.  Dari  ketiga  bahan  pengikat  tersebut  dengan jenis  pasir  yang  sama,  tampak  bahwa  pasir  yang memiliki  kekuatan  tertinggi  terjadi  pada  perlakuan dengan bahan pengikat 8%, sebesar 0,78 N/cm 2 .
Namun  pada  perlakuan  lama  waktu  pengerasan, tidak  menghasilkan  pengaruh  yang  signifikan.  Karena pada  dasarnya  setelah  4  jam  pasir  sudah  mengeras sepenuhnya,  sehingga  tidak  ada  perbedaan  yang  jauh antara  pasir  yang  didiamkan  diatas  4  jam  hingga  24 jam.
Gambar  4.  Grafik sand  inclusion dengan  variasi binder dan lama waktu pengeringan
Tabel 1. ANOVA sand inclusion Source Type III Sum of Squares df Mean Square F Sig. Corrected Model 63.689 a 5 12.738 6.000 .002 Intercept 693.245 1 693.245  326.52 .000 Waktu 9.225 1 9.225 4.345 .052 Binder 43.884 2 21.942  10.335 .001 Waktu * Binder 10.579 2 5.290 2.492 .111 Error 38.216 18 2.123 Total 795.149 24 Corrected Total 101.905 23
a. R Squared = .625 (Adjusted R Squared = .521)
Dari  Gambar  4  terlihat  selisih  persentase  cacat antara  lama  waktu  4  jam  dengan  24  jam. Sand inclusion sangat  dipengaruhi  oleh  kekuatan  tarik, sehingga  data  pada  kekuatan  tarik  dapat  menjadi acuan  atau  dasar  terjadinya sand  inclusion. Pada Gambar 1 menunjukan tidak terjadi perbedaan yang jauh  diantara  lama  waktu  pengerasan  4  jam  dan  24 jam  pada  kekuatan  tarik.  Jadi  dapat  disimpulkan bahwa  waktu  tidak  mempengaruhi  persentase  cacat sand  inclusion yang  terjadi.  Hal  ini  juga  telah dibuktikan  secara  statistik,  pada  Tabel  1  pada  baris “Waktu”,  nilai  Sig  (0,052)  lebih  besar  dari  pada  α (0,05).  Hal  ini  menunjukkan  tidak  ada  pengaruh waktu terhadap cacat sand inclusion .
Dari  Gambar  4  dapat  diamati  pula,  mengenai penurunan persentase sand inclusion yang diakibatkan  karena  bertambahnya  persentase binder yang  digunakan.  Pada  lama  waktu  4  jam,  dengan binder 1%,  1,3%  dan  1,5%  turun  bertahap  dari 1,98%  ke  0,82%  hingga  0,03%,  begitu  pula  untuk lama  waktu  24  jam.  Karena  pada  dasarnya sand inclusion disebabkan  oleh  pasir  yang  rontok,  yang tidak kuat saat menerima gesekan dari cairan logam, dengan bertambahnya binder maka akan menguatkan ikatan antar butiran pasir sehingga tidak mudah rontok saat terkena gesekan logam cair. Dari sini  dapat  disimpulkan  bahwa  semakin  banyak persentase binder yang digunakan,  maka persentase
sand  inclusion yang  terjadi  akan  akan  semakin  kecil. Secara  statistik  juga  telah  dibuktikan,  pada  Tabel  1, menunjukkan  pada  baris Binder bahwa  nilai  Sig  (0,01) lebih kecil dari pada nilai α (0,05). Hal ini menunjukkan bahwa  ada  pengaruh  dari  persentase binder terhadap cacat sand  inclusion .  Semakin  tinggi  nilai  kekuatan tarik  akan  mengurangi  cacat  permukaan  yang  terjadi [2].
Gambar  5.  Grafik pin  hole dengan  variasi binder dan  lama waktu pengeringan
Tabel 2. ANOVA pin hole Source Type III Sum of Squares df Mean Square F Sig. Corrected Model 8.708 a 5 1.742 .742 .602 Intercept 12.042 1 12.042 5.130 .036 Waktu 3.375 1 3.375 1.438 .246 Binder 5.333 2 2.667 1.136 .343 Waktu * Binder .000 2 .000 .000 1.000 Error 42.250  18 2.347 Total 63.000  24 Corrected Total 50.958  23 a. R Squared = .171 (Adjusted R Squared = -.059)
Gambar  5  merupakan  grafik  dari  perbandingan antara  lama  waktu  pengerasan  4  jam  dan  24  jam terhadap pin hole . Dari grafik di atas, pada lama waktu 24 jam cacat pin hole yang terjadi lebih besar dari pada lama  waktu  4  jam. Pin  hole yang  terjadi  diakibatkan oleh  reaksi  senyawa  poliisosianat  (R-N=C=O)  yang bereaktif  terhadap  udara  disekitar  (H 2 O)  membentuk gas  CO 2. Efek  dari  poliisosianat  atau  pep  set  02  yang berlebih  akan  menghasilkan  cacat  lubang  (porositas) yang  besar  [4].  Sehingga  bila  cetakan  didiamkan  lebih lama  (24  jam)  akan  memberi  waktu  yang  lama  untuk bereaksi  dengan  uap  air  (H 2 O),  sehingga  akan membentuk  gas  CO 2 yang  banyak.  Berbeda  dengan cetakan  yang  didiamkan  selama  4  jam,  tidak menghasilkan gas CO 2 yang banyak.
Namun  pada  tabel  ANOVA  (Tabel  2),  tampak bahwa  persentase binder tidak  berpengaruh  terhadap cacat pin  hole ,  ditunjukkan  pada  baris Binder bahwa nilai Sig (0,343) lebih besar dari pada nilai α (0,05). Hal ini  menunjukkan  bahwa  tidak  ada  pengaruh  dari persentase binder terhadap  cacat pin  hole .  Dan  untuk lama  waktu  pengerasan  tidak  menunjukkan  adanya pengaruh  terhadap  cacat pin  hole .  Dapat  dibuktikan
pada  baris  Waktu  bahwa  nilai  Sig  (0,246)  lebih besar dari pada nilai α (0,05). Hal ini menunjukkan bahwa  tidak  ada  pengaruh  dari  lama  waktu pengerasan terhadap cacat pin hole .
Hal  ini  disebabkan  karena  suatu  proses pencegahan secara tidak langsung. Untuk mencegah cacat pin  hole dibuat  lubang venting [5].  Lubang venting yang dibuat pada penelitian ini cukup bagus, dibuat  sebanyak  dua  lubang  dengan  diameter  tiap lubang  10  mm.  Sehingga  udara-udara  yang terperangkap  dapat  keluar  semua.  Hal  ini  yang menyebabkan  seakan  tidak  ada  pengaruh  dari persentase binder terhadap  cacat pin  hole  dan lama waktu pengerasan terhadap cacat pin hole.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  penelitian  yang  dilakukan  dapat disimpulkan  bahwa  semakin  banyak  persentase binder yang digunakan akan meningkatkan kekuatan tarik  pasir.  Terlihat  pada  kandungan binder yang tinggi  menghasilkan  kekuatan  tarik  0,52  N/mm 2 . Begitu  pula  pada  cacat sand  inclusion ,  pada persentase binder yang  tinggi,  dapat  menghasilkan cacat hingga 0,3% - 0%, namun pada cacat pin hole cenderung  meningkat  hingga  terbentuk  1-2  lubang. Dari keenam perlakuan, yang menghasilkan kualitas terbaik didapat pada persentase binder 1,5% dengan lama  waktu  pengerasan  24  jam.  Pada  perlakuan tersebut  cacat sand  inclusion yang  dihasilkan  0  % dan jumlah pin hole sebanyak 2 lubang .

## SARAN
Saran  untuk  penelitian  ini  agar  menambah faktor-faktor  penyebab  cacat  casting  seperti  faktor gating  system ,  logam  cair  dan  lainnya.  Sebagai tambahan  untuk  meningkatkan  ketelitian  lebih  baik untuk  menambah  jumlah  replikasi  percobaan, sehingga  penelitian  ini  nantinya  didapat  data  yang lebih valid.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Data  cacat  casting.  Pengendalian  Kualitas  PT. Barata Indonesia. 2013
[2]Singaram,  L.  2010. Improving  Quality  of  Sand Casting  Using  Taguchi  Method  and  ANN Analysis .  International  Journal  on  Design  and Manufacturing Technologies, Vol.4, No.1:1-5
[3]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.
[4]Naro,  R.  L.  1999. Porosity  Defects  in  Iron Castings  From  Mold-Metal  Interface  Reactions . Transactions AFS, Volume 107: 839-851
[5]Surdia,  T.  dan  Chijiiwa,  K.  2000. Teknik Pengecoran Logam . Jakarta: Pradnya Paramita.