PENGARUH VARIASI PENAMBAHAN KADAR AIR DENGAN BAHAN PENGIKAT BENTONIT TERHADAP KARAKTERISTIK PASIR CETAK DAN CACAT POROSITAS HASIL PENGECORAN LOGAM PADUAN Al-Si

(1)

PENGARUH VARIASI PENAMBAHAN KADAR AIR

DENGAN BAHAN PENGIKAT BENTONIT TERHADAP

KARAKTERISTIK PASIR CETAK DAN CACAT POROSITAS

HASIL PENGECORAN LOGAM PADUAN Al-Si

SKRIPSI

Oleh:

FAJAR RIZKI SAPUTRA K2513021

PENDIDIKAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA Oktober 2017

(2)

PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN

Saya yang bertanda tangan di bawah ini

Nama : Fajar Rizki Saputra

NIM : K2513021

Program Studi : Pendidikan Teknik Mesin

Menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “PENGARUH VARIASI PENAMBAHAN KADAR AIR DENGAN BAHAN PENGIKAT BENTONIT TERHADAP KARAKTERISTIK PASIR CETAK DAN CACAT POROSITAS HASIL PENGECORAN LOGAM PADUAN Al-Si” ini benar-benar merupakan hasil karya saya sendiri. Selain itu, sumber informasi yang dikutip dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka. Apabila pada kemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan skripsi ini hasil plagiat, saya bersedia menerima sanksi atas perbuatan saya.

Surakarta, 10 Oktober 2017 Yang membuat pernyataan,

(3)

iii

PENGARUH VARIASI PENAMBAHAN KADAR AIR

DENGAN BAHAN PENGIKAT BENTONIT TERHADAP

KARAKTERISTIK PASIR CETAK DAN CACAT POROSITAS

HASIL PENGECORAN LOGAM PADUAN Al-Si

Oleh:

FAJAR RIZKI SAPUTRA K2513021

Skripsi

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin

PENDIDIKAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA Oktober 2017

(4)

PERSETUJUAN

NIM : K2513021

Judul Skripsi : Pengaruh Variasi Penambahan Kadar Air dengan Bahan Pengikat Bentonit terhadap Karakteristik Pasir Cetak dan Cacat Porositas Hasil Pengecoran Logam Paduan Al-Si Skripsi ini telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan tim penguji Skripsi Progam Studi Pendidikan Teknik Mesin Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Surakarta, Oktober 2017 Persetujuan Pembimbing

Dosen Pembimbing I

Budi Harjanto, ST, M.Eng NIP 197901162005011001

Dosen Pembimbing II

Dr. Eng. Nyenyep Sriwardani, ST., MT NIP 197303151995122001

(5)

v

PENGESAHAN SKRIPSI

NIM : K2513021

Judul Skripsi : Pengaruh Variasi Penambahan Kadar Air dengan Bahan Pengikat Bentonit terhadap Karakteristik Pasir Cetak dan Cacat Porositas Hasil Pengecoran Logam Paduan Al-Si Skripsi ini telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta pada hari Selasa tanggal 31 Oktober 2017 dengan hasil LULUS dan revisi maksimal 2 bulan. Skripsi telah direvisi dan mendapat persetujuan dari Tim Penguji.

Persetujuan hasil revisi oleh Tim Penguji:

Nama Penguji Tanda Tangan Tanggal Ketua : Yuyun Estriyanto, S.T., M.T. ____________ _______ Sekretaris : Dr. Eng. Herman Saputro, M.Pd., M.T. ____________ _______ Anggota I : Budi Harjanto, S.T., M.Eng. ____________ _______ Anggota II : Dr. Eng. Nyenyep Sriwardani, ST., MT ____________ _______

Skripsi disahkan oleh Kepala Program Studi Pendidikan Teknik Mesin pada,

Hari :

Tanggal :

Mengesahkan

Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret

Prof. Dr. Joko Nurkamto, M.Pd NIP 196101241987021001

Kepala Program Studi Pendidikan Teknik Mesin,

Dr Suharno, S.T., M.T. NIP. 19706032006041001

(6)

MOTTO

“Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah keadaan suatu kaum sebelum mereka mengubah keadaan diri mereka sendiri”.

(QS. Ar-Ra’d: 11)

“…Karena sesungguhnya sesudah kesulitan ada kemudahan. Sesungguhnya sesudah kesulitan ada kemudahan”.

(QS. Al-Insyirah: 5-6)

“Hiduplah seperti air, karna air selalu dibutuhkan dan bermanfaat bagi siapapun. Tetapi jangan hidup seperti air mengalir, yang hanya mengikuti arus

tanpa bisa mengarahkan tujuan akhirnya”. (Fajar Rizki Saputra)

(7)

vii

PERSEMBAHAN

Skripsi ini saya persembahkan untuk :

Bapak, Ibu dan Kakak Tercinta

“Terima kasih karena senantiasa selalu mendoakan dan mendukungku dalam berbagai hal. Walaupun mungkin aku tidak dapat membalas semuanya, tapi setidaknya ini dapat menjadi bagian kecil dari kebahagiaan kalian”

Tim Pengecoran: Rifai, Toni, Faqih, Hadi

“Terima kasih untuk rekan penelitian skripsi yang telah membantu dengan penuh keikhlasan, semangat dan motivasi serta dedikasi tinggi sehingga skripsi ini bisa terselesaikan.

Keluarga Besar Pendidikan Teknik Mesin 2013

“Terima kasih atas segala cerita hidup yang telah dilalui bersama selama masa studi. Terima kasih atas dukungan dan kerjasamanya, semoga semua sukses di masa depan, Aamiin.”

TIM KKN UNS 2016 Kecamatan Garung

“Terima kasih atas doa dan dukungan luar biasa, terima kasih sahabat-sahabat terbaik saya, Lancar Barokah untuk kalian semua”

(8)

ABSTRAK

Fajar Rizki Saputra. K2513021. PENGARUH VARIASI PENAMBAHAN KADAR AIR DENGAN BAHAN PENGIKAT BENTONIT TERHADAP KARAKTERISTIK PASIR CETAK DAN CACAT POROSITAS HASIL PENGECORAN LOGAM PADUAN Al-Si. Skripsi, Surakarta: Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta, Oktober 2017. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui (1) pengaruh penambahan kadar air terhadap permeabilitas pasir cetak; (2) pengaruh penambahan kadar air terhadap kekuatan tekan pasir cetak; (3) pengaruh penambahan kadar air terhadap cacat porositas pada hasil pengecoran.

Penelitian ini dilaksanakan di Politeknik Manufaktur, Ceper, Klaten. Metode yang digunakan adalah metode pre-experimental design dengan desain one-shot case study. Variabel bebas dalam penelitian ini adalah variasi kadar air sebesar 4%, 6%, dan 8%, dengan variabel terikat adalah permeabilitas dan kekuatan tekan pasir cetak, serta cacat porositas hasil pengecoran logam paduan Al-Si. Pengujian permeabilitas dilakukan menggunakan permeability meter. Uji kekuatan tekan menggunakan universal strength machine¸ dan uji cacat porositas pada hasil pengecoran dilakukan secara kualitatif dengan pengamatan visual dan secara kuantitatif dengan perhitungan persentase porositas.

Hasil penelitian dengan penambahan kadar air 4%, 6%, dan 8% pada pasir cetak menunjukkan bahwa: (1) Semakin tinggi penambahan kadar air pada pasir cetak maka semakin menurunkan nilai permeabilitasnya. Nilai permeabilitas tertinggi pada penambahan kadar air 4% yakni 103,67 cm3/menit, sedangkan yang terendah pada penambahan kadar air 8% yakni 83,00 cm3/menit; (2) Semakin tinggi penambahan kadar air pada pasir cetak maka semakin menurunkan nilai kekuatan tekannya. Nilai kekuatan tekan terendah terjadi pada penambahan kadar air 8% yakni 39,00 KN/m2, sedangkan nilai kekuatan tekan tertinggi diperoleh pada penambahan kadar air 4% yakni 47,56 KN/m2_{; (3) Semakin tinggi penambahan} kadar airpada pasir cetak maka menghasilkan persentase cacat porositas yang lebih banyak pada hasil pengecoran. Persentase cacat porositas terendah pada penambahan kadar air 4% yakni 1,56% dari volume total, sedangkan yang tertinggi diperoleh pada penambahan kadar air 8% yakni 3,06% dari volume total.

(9)

ix

ABSTRACT

Fajar Rizki Saputra. K2513021. THE VARIATIONS EFFECT OF ADDING

MOISTURE CONTENT WITH BENTONITE BINDERS TOWARD

CHARACTERISTICS OF SAND CASTING AND POROSITY DEFECTS RESULT FROM Al-Si ALLOY CAST. Thesis, Surakarta: Teacher Training and

Education Faculty, Sebelas Maret University, October 2017.

The purposes of this research was to learns (1) the effect of adding moisture content to the permeability of sand casting; (2) the effect of adding moisture content to the compressive strength of sand casting; and (3) the effect of adding moisture content to porosity defects in casting results.

This research is conducted at Manufacturing Polytechnic, Ceper, Klaten. The method that used is pre-experimental design with design one-shot case study. The independent variable in this research are variations of moisture content of 4%, 6%, and 8%, with the dependent variable are permeability and compressive strength of sand casting, and porosity defect of Al-Si alloy cast. The permeability test by using permeability meter, compressive strength test by using universal strength machine¸ and porosity defect test of cast result on qualitative with visual observation and quantitative with calculation of porosity percentage.

The results of the adding of moisture content of 4%, 6%, and 8% in the sand casting showed that: (1) The higher the addition of water measure on sand casting decrease the permeability value. The highest permeability value in the addition of 4% water measure is 103.67 cm3/min, while the lowest in the addition of 8% water measure is 83.00 cm3/min; (2) The higher water content in the printed sand further decreases the value of its compressive strength. The lowest compressive strength value occurred at 8% water measure increase of 39.00 KN/m2, while the highest value of compressive strength was obtained at 4% water measure addition 47.56 KN/m2_{; (3) The higher water measure of sand casting will result in a higher}

percentage of porosity defects on the casting results. The lowest percentage of porosity defect was obtained by adding 4% water measure is 1.56% from total volume, while the highest was 8% water measure is 3.06% from total volume. Keywords: compressive strength, moisture content, permeability, porosity defects,

(10)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena telah memberikan rahmat dan karunia-Nya berupa ilmu, inspirasi, dan kesehatan. Atas kehendak-Nya peneliti dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “PENGARUH VARIASI PENAMBAHAN KADAR AIR DENGAN BAHAN PENGIKAT BENTONIT TERHADAP KARAKTERISTIK PASIR CETAK DAN CACAT POROSITAS HASIL PENGECORAN LOGAM PADUAN Al-Si”.

Skripsi ini disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan untuk mendapatkan gelar Sarjana pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Peneliti menyadari bahwa terselesaikannya skripsi ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, dan pengarahan dari berbagai pihak. Untuk itu, peneliti menyampaikan terima kasih kepada:

1. Prof. Dr. Joko Nurkamto, M.Pd., Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Dr. Suharno, S.T., M.T selaku Kepala Program Studi Pendidikan Teknik Mesin FKIP UNS.

3. Budi Harjanto., S.T., M.Eng selaku Dosen Pembimbing I, yang selalu memberikan pengarahan dan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.

4. Dr. Eng. Nyenyep Sriwardani, ST., MT selaku Dosen Pembimbing II, yang selalu memberikan motivasi dan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini. 5. Keluarga tercinta yang telah memberikan sumbangan besar baik moral maupun

material.

6. Teman-teman seperjuangan di Pendidikan Teknik Mesin 2013 yang telah banyak memberikan banyak konstribusi sehingga penulis bisa menyelesaikan skripsi ini.

7. Teman-teman KKN UNS 2016 Kecamatan Garung yang telah banyak berbagi pengalaman, dukungan serta doa sehingga penulis bisa menyelesaikan skripsi ini.

(11)

xi

8. Ibu Lutiyatmi dan semua pihak dari Politeknik Manufaktur Ceper yang telah banyak membantu dalam penelitian skripsi ini

9. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu.

Peneliti menyadari dalam penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna dan hal ini antara lain karena keterbatasan peneliti. Meskipun demikian, peneliti berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca, dan peneliti terbuka untuk menerima kritik dan saran yang bersifat konstruktif dari semua pihak.

Surakarta, Oktober 2017

(12)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

HALAMAN PERNYATAAN ... ii

HALAMAN PENGAJUAN ... iii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iv

HALAMAN PENGESAHAN ... v

HALAMAN MOTTO ... vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ... vii

HALAMAN ABSTRAK ... viii

HALAMAN ABSTRACT ... ix

KATA PENGANTAR ... x

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR TABEL ... xiv

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR LAMPIRAN ... xvi

BAB I PENDAHULUAN A.Latar Belakang Masalah ... 1

B. Identifikasi Masalah ... 4

C.Pembatasan Masalah ... 4

D.Rumusan Masalah ... 4

E. Tujuan Penelitian ... 5

F. Manfaat Penelitian ... 5

BAB II KAJIAN PUSTAKA, KERANGKA BERPIKIR, DAN HIPOTESIS A.Kajian Pustaka ... 6

B.Kerangka Berpikir ... 19

C.Hipotesis ... 21

BAB III KAJIAN TEORI A.Tempat dan Waktu Penelitian ... 22

B.Desain Penelitian ... 22

(13)

xiii

D.Teknik Pengambilan Sampel Spesimen ... 24

E. Teknik Pengumpulan Data ... 26

F. Teknik Analisis Data ... 29

G.Prosedur Penelitian ... 30

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A.Deskripsi Data ... 33

B.Pembahasan Hasil Penelitian ... 36

BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN A.Simpulan ... 41

B.Implikasi ... 41

C.Saran ... 42

DAFTAR PUSTAKA ... 43

(14)

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1. Temperatur Tuang Logam... 6

2.2. Sifat-Sifat dari Abu Serbuk Gergaji Kayu ... 13

3.1. Komposisi Pasir Cetak ... 25

4.1. Hasil pengujian permeabilitas dan kekuatan tekan dengan kadar air 4% ... 33

(15)

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1 Alur Proses Sand Casting... 8

2.2. Bentuk Butir Pasir Cetak ... 10

2.3. Pengaruh Kadar Air dan Bentonit terhadap Pasir Cetak ... 11

2.4. Sand Rammer ... 15

2.5. Permeability Meter... 15

2.6. Kekuatan pada Cetakan Pasir ... 16

2.7. Universal Strength Machine ... 16

2.8. Cacat Blowholes ... 17

2.9. Cacat Pinholes ... 18

2.10. Kerangka Berpikir ... 20

3.1. Spesimen Pengujian Karakteristik Pasir ... 23

3.2. Cetak Spesimen Pengujian Cacat Porositas ... 24

3.3. Timbangan Pasir... 26

3.4. Sand Mixer ... 26

3.5. Sand Rammer ... 27

3.6. Gelas Ukur ... 27

3.7. Spektrometer Metal Scan ... 27

3.8. Permeability Meter... 28

3.9. Universal strength Machine ... 28

3.10. Timbangan Digital ... 28

3.11. Diagram Alir Penelitian ... 30

4.1. Hasil Coran Logam Aluminium Sebelum Machining ... 35

4.2. Hasil Coran Logam Aluminium Sesudah Machining ... 35

4.3. Pengaruh Variasi Penambahan Kadar Air terhadap Permeabilitas ... 37

4.4. Pengaruh Variasi Penambahan Kadar Air terhadap Kekuatan Tekan ... 38

4.5. Pengaruh Variasi Penambahan Kadar Air Terhadap Persentase Cacat Porositas ... 40

(16)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1. Surat Izin Menyusun Skripsi ... 47

2. Surat Keputusan Dekan tentang Izin Menyusun Skripsi... 48

3. Surat Permohonan Penelitian kepada Dekan ... 49

4. Surat Permohonan Penelitian kepada Institusi ... 50

5. Hasil Pengujian Pasir Cetak Variasi A... 51

6. Hasil Pengujian Pasir Cetak Variasi B ... 52

7. Hasil Pengujian Pasir Cetak Variasi C ... 53

8. Hasil Pengujian Komposisi Aluminium ... 54

9. Hasil Perhitungan Massa Jenis Material ... 55

10. Hasil Perhitungan Cacat Porositas ... 56

11. Hasil Pengecoran Logam Sebelum Machining ... 57

12. Hasil Pengecoran Logam Sesudah Machining ... 58