Abstrak —Proses  pengecoran  dilakukan  dengan  cara mencairkan  logam  dalam  dapur  pelebur,  kemudian dituangkan ke dalam cetakan dan dibiarkan membeku hingga dapat  dikeluarkan  dari  dalam  cetakan.  Faktor  yang berpengaruh terhadap kualitas hasil pengecoran cetakan pasir, diantaranya adalah komposisi cetakan pasir dan  perancangan sistem  saluran  (gatting  system).  Pada  penelitian  ini  bertujuan untuk  menganalisa  pengaruh  variasi  komposisi  serbuk  kayu dengan  pengikat  semen  pada  pasir  cetak  terhadap  cacat porositas  dan  kekasaran  permukaan  hasil  pengecoran aluminium  alloy  6061.Bahan  yang  digunakan  pada  penelitian ini adalah aluminium Alloy 6061 dan komposisi semen dan air sebesar 6%, komposisi serbuk kayu sebesar 1%, 2%, 3%, 4%, 5%  dan  6%    komposisi  pasir  silika  sebesar  87%,  86%,  85%, 84%, 83%  dan 82%.Dari  hasil penelitian ini  didapatkan nilai uji  permeabilitas  pasir  cetak  cenderung  bertambah  seiring dengan  bertambahnya  serbuk  kayu.  Nilai  uji  kompresi  pasir cetak  cenderung  berkurang  seiring  dengan  bertambahnya serbuk  kayu..  Nilai  pengujian  porositas  benda  hasil  coran didapatkan nilai terkecil terletak pada komposisi serbuk kayu 6%  dan  nilainya  sebesar  0,25%,  sedangkan  nilai  pengujian porositas  benda  hasil  coran  terbesar  terletak  pada  komposisi serbuk  kayu  1%  dengan  nilai  sebesar  4,96%.  Nilai  pengujian kekasaran  permukaan  benda  hasil  coran  didapatkan  nilai terkecil terletak pada komposisi serbuk kayu 6% dan nilainya sebesar  0,06µm,  sedangkan  nilai  pengujian  kekasaran permukaan benda hasil coran terbesar terletak pada komposisi serbuk kayu 1% dengan nilai sebesar 2,00µm.
Kata  Kunci — Sand  Casting ,  Aluminium Alloy 6061, Porositas, Kekasaran Permukaan.

## I. PENDAHULUAN
ERKEMBANGAN  teknologi  saat  ini  berkembang dengan pesat, yang kemudian mempengaruhi meningkatnya  kebutuhan  proses  produksi  yang  salah satunya  menggunakan  aluminium.    Penggunaan  aluminium sangat  luas,  mulai  dari  perabotan  rumah  tangga  hingga industri  pesawat  terbang.  Proses  produksi  salah  satunya dapat dilakukan dengan menggunakan metode pengecoran.
Proses  pengecoran  dilakukan  dengan  cara  mencairkan logam dalam dapur pelebur, kemudian dituangkan ke dalam cetakan  dan  dibiarkan  hingga  membeku  hingga  dapat dikeluarkan  dari  dalam  cetakan.  Satu  dari  sekian  banyak metode  pengecoran  yang  paling  sering  digunakan  adalah pengecoran  cetakan  pasir(sand  casting).Logam  cair  yang digunakan untuk penelitian iniadalah Aluminium Alloy 6061 .
Banyak  faktor  yang  berpengaruh  terhadap  kualitas  hasil pengecoran  cetakan  pasir,  diantaranya  adalah  komposisi cetakan  pasir  dan  perancangan  sistem  saluran  (gatting system).  Penentuan  komposisi  cetakan  pasir  dan perancangan  sistem  saluran  harus  tepat  untuk  mencegah cacat  yang  sering  terjadi  ( shrinkage , inklusipasir , porosity , dan crack )  dan  untuk  mendapatkan  hasil  coran  yang optimal.  Salah  satu  komposisi  utama  cetakan  pasir  adalah pasir silika, semen, dan air sebagai pelarut. Cetakan pasir ini dapat  ditambah  dengan  bubuk  arang  ataupun  serbuk  kayu yang  berfungsi  untuk  meningkatkan  sifat colapsability dari sebuah cetakan.
Tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisa pengaruh variasi komposisi serbuk kayu dengan pengikat semen pada pasir  cetak  terhadap  cacat  porositas  dan  kekasaran permukaan hasil pengecoran aluminium alloy 6061.

## II. TINJAUAN PUSTAKA

## A. Sistem Saluran
Secara  garis  besar  sistem  saluran  didefinisikan  sebagai jalan  masuk atau  saluran bagi logam cair  yang diituangkan
dari  ladel  menuju  ke  dalam  rongga  cetakan.  Perancangan sistem  saluran  yang  tepat  merupakan  salah  satu  cara  untuk mencegah terjadinya cacat pada hasil coran. Pada umumnya sistem  saluran  dirancang  untuk  mengisi  cetakan  secepat mungkin,  seragam  dan  tidak  menimbulkan  terbentuknya turbulensi pada aliran saat mengisi rongga cetak agar proses pengecoran  tidak  menimbulkan  cacat.  Sistem  saluran

## Pengaruh Variasi Komposisi Serbuk Kayu dengan Pengikat Semen pada Pasir Cetak terhadap Cacat Porositas dan Kekasaran Permukaan Hasil Pengecoran Aluminium Alloy 6061
Fatkhur M Rohman, Indra Sidharta, Soeharto
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : Sidarta@me.its.ac.id
P
diharapkan  mampu  menangkap  kotoran  dan  terak  selama proses penuangan.

## B. Perancangan Sistem Saluran
Berdasarkan  American  Foundrymen’s  Society  (AFS), sistem  saluran  yang  optimal  dapat  dibuat  berdasarkan ketentuan sebagai berikut :
1. Sistem  saluran  menggunakan  sistem  tanpa  tekanan (non pressurized) dimana perbandingan antara luasan saluran turun bawah : pengalir : saluran masuk adalah 1 : 4 : 4
2. Saluran  turun  yang  digunakan  adalah  saluran  turun yang berbentuk tirus persegi empat.
3. Menggunakan cawan tuang.
4. Saluran  turun  dasar  digunakan  untuk  mengurangi energi  kinetik  yang  muncul  karena  efek  jatuh  bebas pada saluran turun.
5. Pengalir  diletakan  di  drag  dan  saluran  masuk diletakan di cope .
6. Menggunakan  perpanjangan  pengalir  yang  berguna untuk menjebak slag atau pengotor dari logam cair.

## C. Penentuan berat benda coran
Karena  benda  coran  tidak  dapat  ditimbang  sebelum melakukan pengecoran, maka untuk menghitung berat benda coran digunakan perumusan sebagai berikut :
Dimana ,  W  = berat benda coran (lb) V  = volume benda (in 3 ) ρ  = densitas logam cair (lb/ in 3 )

## D. Penentuan waktu tuang
Penentuan  waktu  tuang  untuk  coran  dapat  dihitung dengan menggunakan perumusan sebagai berikut :
Dimana,   W  = berat benda coran (lb) t   = waktu tuang (sec) f  = nilai konstanta (0,9 – 2.6)

## E. Penentuan choke area
Choke area dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut :
A B =
Dimana, A B = luasan penyempitan bawah (in 2 ) W   = berat benda coran (lb) ρ  = densitas logam cair (lb/ in 3 ) t   = waktu tuang (sec) H  = ketinggian efektif saluran turun (in) g  = percepatan gravitasi (386,22 in/sec 2 ) c  = faktor efisiensi saluran turun (0,74 – 0,88)
F. Penentuan top area of sprue Top  Area  of  Sprue dapat  dihitung  dengan  persamaan berikut :
A T = A B
Dimana,  A B = luasan penyempitan bawah (in 2 ) A T = luasan penyempitan atas (in 2 ) h   = ketinggian saluran turun (in) b  = kedalaman cawan tuang (in)

## G. Penentuan runner dan gate
Area  saluran  masuk  dapat  ditentukan  dari  perbandingan antara area penyempitan bawah ( choke area ), area pengalir ( runner area ) dan area saluran masuk ( ingate area ). Sesuai dengan  rekomendasi AFS sistem  saluran  horizontal,  nilai perbandingannya  yaitu  saluran  turun  bawah  :  pengalir  : saluran masuk adalah 1 : 4 : 4, maka dapat disimpulkan area pengalir  dan  saluran  masuk  sama  dengan  empat  kali  area penyempitan  bawah.  Karena  material  yang  digunakan adalah  material  non  ferrous,  maka  jenis  pengalir  yang digunakan  adalah  pengalir  yang  berbentuk  dangkal  dan lebar.

## H. Penentuan sprue base
Saluran  turun  dasar  dapat  dihitung  dengan  persamaan berikut :
Well Base = 5 x A B Kedalaman Well Base = 2 x tinggi pengalir
Dimana, A B = Choke Area (in 2 )

## I. Permeabilitas Pasir Cetak
Permeabilitas  atau  kemampuan  pasir  cetak  untuk mengalirkan  gas  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  ke dalam  cetakan.  Apabila  cetakan  tak  dapat  mengeluarkan atau  mengalirkan  gas  –  gas  dengan  baik,  maka  kan  terjadi cacat coran berupa rongga udara atau lubang – lubang pada hasil  coran.  Permeabilitas  ini  tergantung  pada  beberaapa faktor antara lain :
a. Bentuk butiran pasir
b. Kahalusan pasir
c. Kadar air
d. Jumlah bahan pengikat
e. Cara memadatkan pasir
Perhitungan permeabilitas :
P =
Dimana,  P = permeabilitas (cm/mnt) A = luas irisan (19,625 cm 2 )
Q = volume  udara  yang  lewat  melalui spesimen (cm 3 )
L = panjang spesimen (5cm) T = waktu untuk melewatkan Q (mnt) p  = tekanan udara (cm water)

## J. Porositas
Porositas  adalah  suatu  cacat  pada  produk  coran  yang dapat  menurunkan  kualitas  benda  tuang.  Salah  satu penyebab  terjadinya  porositas  pada  penuangan  paduan aluminium adalah gas hidrogen.Porositas oleh gas hidrogen dalam logam paduan aluminium akanmemberikan pengaruh yang  buruk  pada  sifat  mekanik,  serta  kesempurnaan  dari
benda tuang tersebut. Penyebab lain porositas adalah kontrol yang  kurang  sempurna  terhadap  absorbsi  gas  oleh  paduan, pengeluaran  gas  dari  dalam  logam  karena  interaksi  antara gas dengan logam selama peleburan dan penuangan. Perhitungan porositas :
P = x 100% P = x 100% P = x 100%
Dimana, P = prosentase porositas (%) Vp = volume porositas (cm 3 ) Vt = volume total spesimen (cm 3 ) Ms = massa spesimen (gr) ρ  = massa jenis spesimen (gr/cm 3 )

## K. Kekasaran Permukaan
Menurut istilah keteknikan, permukaan adalah suatu batas yang memisahkan benda padat dengan sekitarnya.Profil atau bentuk  yang  dikaitkan  dengan  istilah  permukaan mempunyai  arti  tersendiri  yaitu  garis  hasil  pemotongan secara  normal  atau  serong  dari  suatu  penampang permukaan.  Kekasaran  terdiri  dari  ketidakteraturan  tekstur permukaan  benda,  yang  pada  umumnya  mencakup ketidakteraturan  yang  diakibatkan  oleh  perlakuan  selama proses produksi.

## III. METODOLOGI PENELITIAN

## A. Langkah – Langkah Percobaan
Pasir cetak yang digunakan adalah jenis pasir silica dan berpengikat semen dengan memvariasikan komposisi serbuk kayu dengan masing komposisi sebagai berikut :
Tabel 1. Komposisi pasir cetak No. Komposisi No. Komposisi
1 Pasir silika : 87% 4
Pasir silika : 84% Semen : 6% Semen : 6% Air : 6% Air : 6% Serbuk kayu : 1% Serbuk kayu : 4%
2 Pasir silika : 86% 5 Pasir silika : 83%
Semen : 6% Semen : 6% Air : 6% Air : 6% Serbuk kayu : 2% Serbuk kayu : 5% 3 Pasir silika : 85% 6 Pasir silika : 82% Semen : 6% Semen : 6% Air : 6% Air : 6% Serbuk kayu : 3% Serbuk kayu : 6%
(a)
(b)
Gambar. 3. Parting line – horizontal gatting system . (a)Tampak samping (b)Tampak depan
Pola  dan  frame  yang  digunakan  terbuat  dari  kayu meranti.  Dari  hasil  perhitungan  didapatkan  dimensi  pola, sistem saluran dan frame sebagai berikut : Proses peleburan logam  dilakukan  hingga  temperatur  750 0 C,  untuk menghindari penurunan temperature pada waktu logam cair dituang kedalam cetakan.

## IV. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
A. Pembahasan Data Hasil Pengujian Permeabilitas
Gambar. 2.  Parameter dalam profil permukaan [2]

## Gambar. 4.  Grafik pengujian permeabilitas
Nilai  pengujian  permeabilitas  pasir  cetak  cenderung meningkat  dari  tiap  spesimen  disebabkan  penambahan serbuk kayu yang semakin banyak, Jika penambahan serbuk kayu  semakin  banyak,  maka  celah  antara  butiran  pasir semakin  terisi  dengan  serbuk  kayu  karenabutiran  serbuk kayu yang lebih halus jika dibandingkan dengan pasir silika dan  serbuk  kayu  tersebar  merata  keseluruh  cetakan, sehingga luasan dari celah tersebut menjadi kecil. Hal inilah yang  mengakibatkan  udara  yang  terjebak  didalam  rongga cetak  dapat  cepat  keluar  melalui  celah  pasir  cetak  akibat tekanan yang diberikan oleh logam cair.

## B. Pembahasan Data Hasil Pengujian Kompresi

## Gambar.5.  Grafik pengujian kompresi
Nilai  pengujiankompresi  pasir  cetak  cenderung  menurun dari  tiap  spesimen  disebabkan  penambahan  serbuk  kayu yang  semakin  banyak.Jika  penambahan  serbuk  kayu semakin banyak, maka ikatan butiran pasir semakin rendah. Hal ini disebabkan Butiran serbuk kayu tersebut lebih halus dari  pada  butiran  pasir  sehingga  bahan  pengikat  berupa semen yang prosentasenya konstan dari tiap komposisi pasir cetak  kurang  mampu  untuk  mengikat  antara  pasir  satu dengan yang lain. Jika ikatan butiran pasir semakin rendah, maka pasir akan mudah hancur.

## C. Pembahasan Data Hasil Pengujian Porositas
Nilai  prosentase  porositas  benda  hasil  coran  cenderung menurun dari tiap komposisi dikarenakan serbuk kayu dapat menambah  permeabilitas  pasir  cetak.  Semakin  tinggi  nilai permeabilitas, semakin tinggi pula kecepatan udara didalam rongga  cetak  untuk  dapat  keluar  melalui  celah  pasir  cetak akibat  tekanan  yang  diberikan  oleh  logam  cair,  sehingga porositas yang terjadi semakin berkurang.Posisi pengukuran
porositas dilakukan diseluruh bagian benda hasil coran. Hal ini  dimaksudkan  untuk  memastikan  bahwa  udara  dapat keluar melalui berbagai arah dari pasir cetak.
Gambar. 6.  Grafik pengujian porositas
D. Pembahasan Data Hasil Pengujian Kekasaran Permukaan

## Gambar. 7.  Grafik pengujian porositas
Nilai  kekasaran  permukaan  benda  hasil  coran  cenderung menurun  dari  tiap  komposisi,  disebabkan  ukuran  butiran serbuk kayu yang lebih kecil dari pada pasir silika. Dengan semakin  banyaknya  penambahan  serbuk  kayu,  maka  celah antara  butiran  pasir  dapat  terisi  dengan  serbuk  kayu, sehingga permukaan benda hasil coran menjadi lebih halus. Posisi  pengukuran  kekasaran  permukaan  dilakukan  pada bagian  benda  hasil  coran  yang  terletak  di drag .  Hal  ini dimaksudkan untuk memastikan bahwa penambahan serbuk kayu dapat menjadikan permukaan benda hasil coran halus.

## V. KESIMPULAN
1. Pada  pengujian  permeabilitas  pasir  cetak  didapatkan nilai  terkecil  terletak  pada  komposisi  pertama  dengan prosentase serbuk kayu sebesar 1% dan nilainya sebesar 184,7  cm/mnt,  sedangkan  nilai  uji  permeabilitas  pasir cetak  terbesar  terletak  pada  komposisi  keenam  dengan prosentase serbuk kayu sebesar 6% dan nilainya sebesar 267,3 cm/mnt.
2. Pada  pengujian  kompresi  pasir  cetak  didapatkan  nilai terkecil  terletak  pada  komposisi  keenam  dengan prosentase serbuk kayu sebesar 6% dan nilainya sebesar 176,7kN/m 2 ,  sedangkan  nilai  uji  kompresi  pasir  cetak
183,7 218 222,9 237,3 256,7  267,3 0 50 100 150 200 250 300 1 2 3 4 5 6 Per m e ab ili tas (c m /m n t) Bubuk Kayu (% weight) 288,3 255 235 203,3 183,3  176,7 0 50 100 150 200 250 300 350 1 2 3 4 5 6 K o m p re si (k N /m 2) Bubuk Kayu (% berat)
4.96 2.63 0.25 0 1 2 3 4 5 6 1 4 6 Por o si tas (% ) Bubuk Kayu (% weight) 2 0.63 0.06 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 1 4 6 K e kasar an Per m u kaan ( µ m )
Bubuk Kayu (% weight)
terbesar  terletak  pada  komposisi  pertama  dengan prosentase  serbuk  kayu  sebesar  1%  dengan  nilainya sebesar  288,3  kN/m 2 .  Nilai  pengujian  kompresi  pasir cetak cenderung berkurang seiring dengan bertambahnya serbuk kayu.
3. Pada  pengujian  porositas  benda  hasil  coran  didapatkan nilai  terkecil  terletak  pada  komposisi  serbuk  kayu  6% dan  nilainya  sebesar  0,25%,  sedangkan  nilai  pengujian porositas  benda  hasil  coran  terbesar  terletak  pada komposisi serbuk kayu 1% dengan nilai sebesar 4,96%. Nilai  pengujian  porositas  benda  hasil  coran  cenderung berkurang seiring dengan bertambahnya serbuk kayu.
4. Pada pengujian kekasaran permukaan benda hasil coran didapatkan nilai terkecil terletak pada komposisi serbuk kayu 6% dan  nilainya  sebesar 0,06µm,  sedangkan  nilai pengujian  kekasaran  permukaan  benda  hasil  coran terbesar terletak pada komposisi serbuk kayu 1% dengan nilai  sebesar  2,00µm.  Nilai  pengujian  kekasaran permukaan  benda  hasil  coran  cenderung  berkurang seiring dengan bertambahnya serbuk kayu.

## DAFTAR PUSTAKA .
[1] ASM Handbook, Metal Handbook Ninth Edition Volume 15 Casting , University of Alabama, 1998
[2] Rochim,  Taufiq.  Spesifikasi Metrologi  dan  Kontrol  Kualitas Geometrik ,  Industrial  Metrology  Laboratory,  Mechanical  &
Production Engineering (MPE) Mesin, FTI – ITB, Bandung, 2002.