Post on 27-Oct-2020
TUGAS AKHIR
PENGARUH PERBEDAAN BENTUK GEOMETRI SALURAN
TURUN PADA CETAKAN PASIR (SEGITIGA, PERSEGI, DAN
LINGKARAN) PADA PEMBUATAN PRODUK COR HANDLE
BRAKE DENGAN BAHAN ALUMUNIUM
Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh :
NARENDRA HIDAYAT
NIM : D.200.130.031
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2018
ii
iii
iv
v
vi
HALAMAN MOTTO
“wahai orang – orang yang beriman, jadikanlah Sabar dan Sholatmu
sebagai penolongmu, sesungguhnya allah bersama orang – orang
yang sabar.”
(Al-Baqarah : 153)
“Barang siapa keluar untuk mencari ilmu maka dia berada dijalan Allah.”
(HR. Tirmidzi)
“Tuhan tidak menuntut kita untuk sukses. Tuhan hanya menyuruh kita
berjuang tanpa henti.”
(Emha Ainun Najib)
“Sesuatu akan terlihat tidak mungkin sampai semuanya selesai.”
(Nelson Mandela)
“Masa depan bukan hanya tempat yg kamu tuju, namun tempat yg kamu
ciptakan melalui pikiran, niat, dan dilanjutkan tindakan nyata.”
(Urbanoir)
vii
PENGARUH PERBEDAAN BENTUK GEOMETRI SALURAN TURUN
PADA CETAKAN PASIR (SEGITIGA, PERSEGI, DAN LINGKARAN)
PADA PEMBUATAN PRODUK COR HANDLE BRAKE DENGAN
BAHAN ALUMUNIUM
Narendra Hidayat, Patna Partono, S.T., M.T.
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura
E-mail : narendra.hidayat7@gmail.com
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perbedaan
bentuk geometri saluran turun terhadap penyusutan, cacat porositas,
density, kekerasan dan foto mikro. Bahan baku penelitian ini adalah
menggunakan alumunium bekas atau Rosok, yang dilebur didalam
dapur peleburan skala kecil.
Pada penelitian ini menggunakan 3 jenis saluran turun yaitu:
Sprue segitiga, Sprue persegi dan Sprue lingkaran. Pengujian
komposisi kimia menggunakan Emmision Spektrometer. Untuk
mengetahui cacat penyusutan membandingkan dimensi benda asli
dengan hasil spesimen masing-masing variasi Sprue .Cacat porositas
dapat dilihat dengan mencari nilai perhitungan density, pengujian
kekerasan menggunakan pengujian brinell dengan standar ATSM
E10, pengujian struktur mikro dengan standar ATSM E3.
Hasil rata-rata penyusutan tertinggi terdapat pada Sprue segitiga
sebesar 3,68%, Sprue persegi sebesar 1,9% dan untuk Sprue lingkaran
sebesar 2,04%. Pada porositas diperoleh dari density, Sprue segitiga ρ =
2,746, Sprue persegi ρ = 2,964 dan Sprue lingkaran ρ = 2,825 semakin
tinggi nilai density maka material tersebut semakin padat dan porositasnya
sedikit. Kepadatan material berhubungan dengan kekerasan yang juga
semakin tinggi, diperoleh pada pengujian brinell Sprue segitiga sebesar
88,25 BHN, Sprue persegi sebesar 102,5 BHN dan Sprue lingkaran
sebesar 100,25 BHN. Hasil penelitian menunjukkan bahwa hasil
komposisi kimia di temukan unsur kimia (Al) 87,1% sebagai bahan
utama, (Si) 9,51%, (Fe) 1,08%, (Zn) 1,78% (Mn) 0,192%. Sehingga dari
unsur yang ada material ini termasuk logam alumunium paduan silikon (Al-
Si).
Kata kunci : Paduan alumunium (Al), variasi sprue, penyusutan,
porositas density, kekerasan, foto mikro, komposisi kimia.
viii
PENGARUH PERBEDAAN BENTUK GEOMETRI SALURAN TURUN
PADA CETAKAN PASIR (SEGITIGA, PERSEGI, DAN LINGKARAN)
PADA PEMBUATAN PRODUK COR HANDLE BRAKE DENGAN
BAHAN ALUMUNIUM
Narendra Hidayat, Patna Partono, S.T., M.T.
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura
E-mail : narendra.hidayat7@gmail.com
Abstract
This study aims to determine the effect of different geometric
shapes of the descending channel to shrinkage, porosity defects, density,
hardness and micro photographs. The raw material of this research is
using used aluminum or junk alumunium, which is melted in small scale
smelting kitchen.
This research are used 3 types Sprue variations: Sprue triangle,
Sprue square and Sprue circle. Testing of chemical composition using
Emmision Spectrometer. To determine the shrinkage defect compare the
dimensions of the original object with the specimen result of each variation
of Sprue. The porosity defect can be seen by finding the value of density
calculation, hardness testing using brinell test with ATSM standard E10,
testing of microstructure with standard ATSM E3.
The highest shrinkage average yields were on the Triangle Sprue of
3.68%, the Sprue square of 1.9% and for the circle Sprue by 2.04%. In
porosity obtained from density, Triangle Sprue ρ = 2,746, Square Sprue ρ
= 2,964 and Sprue circle ρ = 2,825 the higher density value then the
material is more solid and the porosity is less. Material density is
associated with higher hardness, obtained in triangle spray bronze testing
of 88.25 BHN, a square Sprue of 102.5 BHN and a circle Sprue of 100.25
BHN. The result of the research showed that chemical composition was
found in chemical element (Al) 87,1% as main material, (Si) 9,51%, (Fe)
1.08%, (Zn) 1,78% (Mn) 0,192% . So from the existing elements of this
material include aluminum alloy silicon metal (Al-Si).
Keywords: Aluminum alloy (Al), sprue variation, shrinkage, porosity
density, hardness, micro photo, chemical composition.
ix
HALAMAN PERSEMBAHAN
Syukur Alhamdulillah dipanjatkan kehadirat allah SWT atas berkah
dan Rahmat-NYA, beserta Rosulnya. Alhamdulillah penulis selalu
bersyukuratas kemampuan sederhana yang dimiliki. Rasa bangga,
terharu, serata bahagia atas karunia dan kamudahan yang Engkau
berikan akhirnya skripsi yang sederhana ini dapat terselesaikan. Saya
persembahkan Tugas Akhir ini kepada :
1. Ayahanda (Sukma Hidayat) dan ibunda (Anik Tumiyarsih) yang
dengan ikhlas dan sabar mengasuh, membesarkan, membimbing
serta mendoakanku selalu.
2. Adik-adik saya (Naradipa Hidayat, Nareswara Hidayat dan Aurella
ZF) , keponakan – keponakan , serta sahabat terbaikku yang selalu
mendukung, mendoakan, memotifasi, dan mencairkan suasana
sehingga terasa lebih ringan proses skrisiku.
3. Teman – teman Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
angkatan 2013 yang selalu membantu dalam segala masalah dalam
pembelajaran.
4. Teman seperjuangan (Laksmana, Ari, Arta, Yudi, Ahmad, Danang)
mahasiswa bimbingan Bapak Patna Partono, S.T.,M.T. yang selalu
memberi semangat, saling membantu dan berjuang bersama.
5. Dosen Universitas Muhammadiyah Surakarta Teknik Mesin yang
telah membimbing saya didalam perkuliahan.
6. Bapak Dosen pembimbing Tugas Akhir Patna Partono, S.T.,M.T.
Saya berterima kasih atas pengarahan dan binbingannya yang telah
banyak saya terima selama berada di Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
x
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang
telah melimpahkan rahmat dan hidayah-NYA, sehingga penulis dapat
menyelesaikan dan menyusun Laporan Tugas Akhir yang berjudul
“PENGARUH PERBEDAAN BENTUK GEOMETRI SALURAN TURUN
PADA CETAKAN PASIR (SEGITIGA, PERSEGI, DAN LINGKARAN)
PADA PEMBUATAN PRODUK COR HANDLE BRAKE DENGAN
BAHAN ALUMUNIUM”, dengan baik dan tepat pada waktunya. Pada
kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T.,Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Ir. Subroto, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, M.T. selaku Koordinator Tugas Akhir.
4. Bapak Patna Partono, S.T., M.T.selaku Dosen Pembimbing yang
telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam
penyusunan Tugas Akhir ini.
5. Bapak Ir. Agus Hariyanto, MT. Selaku dosen Pembimbing Akademik
yang memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis.
6. Kedua orang tua serta semua keluarga yang telah membesarkan,
mendo’akan, memotovasi serta membiayai semua kebutuhan penulis
sampai sekarang.
7. Teman seperjuangan (Yudi Hartanto, Sholikan Ari W, Laksmana
xi
xii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................ i
HALAMAN KEASLIAN SKRIPSI .......................................................... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................. iii
HALAMAN PENGESAHAN .................................................................. iv
LEMBAR SOAL .................................................................................... v
HALAMAN MOTTO ............................................................................... vi
ABSTRAK ............................................................................................. vii
HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................... ix
KATA PENGANTAR ............................................................................. xi
DAFTAR ISI ........................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................... xvii
DAFTAR TABEL ................................................................................... xxi
DAFTAR SIMBOL ................................................................................. xxii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ..................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ............................................................ 3
1.3 Pembatasan Masalah .......................................................... 3
1.4 Tujuan Penelitian ................................................................. 4
1.5 Manfaat Penelitian ............................................................... 4
1.6 Sistematika Penulisan .......................................................... 5
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka ................................................................. 7
xiii
2.2 Dasar Teori .......................................................................... 8
2.2.1. Aluminium ............................................................... 8
2.2.2. Paduan Aluminium.................................................. 10
2.2.3. Jenis-jenis Aluminium Paduan ............................... 14
2.2.4. Proses Pengecoran ................................................ 22
2.2.5. Membuat Coran ..................................................... 23
2.2.6. Pola ......................................................................... 24
2.2.7. Sistem Saluran ...................................................... 25
2.2.8. Rumus Perhitungan Sistem Saluran ..................... 28
2.2.9. Pembekuan Coran ................................................. 30
2.2.10. Pasir Cetak ............................................................ 31
2.2.11. Cacat pada Coran ................................................. 32
2.2.12. Sifat Fisis dan Mekanis ......................................... 36
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian ....................................................... 39
3.2 Tempat Penelitian ............................................................... 40
3.3 Alat dan Bahan Penelitian .................................................. 40
3.3.1. Alat Penelitian ............................................................ 40
3.3.2. Bahan Penelitian ........................................................ 44
3.4 Prosedur Penelitian ............................................................ 47
3.4.1. Pembuatan Tungku dan Penutup Tungku ................. 47
3.4.2. Proses Pembuatan Coran .......................................... 48
3.4.3. Persiapan Desain Pola .............................................. 48
xiv
3.4.4. Pembuatan Cetakan Pasir Basah ............................. 50
3.4.5. Peleburan Logam ..................................................... 55
3.4.6. Penuangan Logam Cair dan Pembongkaran
Cetakan ..................................................................... 56
3.4.7. Pengujian Cacat Penyusutan ................................... 57
3.4.8. Pengujian Densitas ................................................... 58
3.4.9. Pengamatan Porositas.............................................. 58
3.4.10. Pengujian Kekerasan .............................................. 59
3.4.11. Pengamatan Struktur Mikro .................................... 61
3.4.12. Pengujian Komposisi Kimia ..................................... 61
3.4.13. Analisa Data ............................................................. 63
3.4.14. Jumlah Spesimen Pengujian ................................... 64
BAB IV DATA DAN ANALISA
4.1 Hasil Perhitungan Perencanaan Sistem saluran ................ 65
4.1.1 Perhitungan Cetakan ................................................ 65
4.2 Pengamatan Keutuhan Produk Cor ................................... 68
4.3 Hasil Penyusutan ................................................................ 69
4.4 Hasil Pengamatan Cacat Porositas ................................... 72
4.5 Hasil Perhitungan Density ................................................. 74
4.6 Hasil Uji Kekerasan Brinell ................................................. 76
4.7 Hasil Uji Struktur Mikro ...................................................... 78
4.8 Hasil Uji Komposisi Kimia ................................................... 80
xv
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan .......................................................................... 82
5.2. Saran ................................................................................... 83
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Fasa Al-Cu ......................................................... 15
Gambar 2.2 Diagram Fasa Al – Mn ..................................................... 15
Gambar 2.3 Diagram Fasa Al – Si ...................................................... 16
Gambar 2.4 Diagram Fasa Al-Mg ........................................................ 18
Gambar 2.5 Struktur Mikro Paduan Al – Mg ....................................... 18
Gambar 2.6 Diagram Fasa Al – Si – Mg ............................................ 19
Gambar 2.7 Foto Mikro Paduan Al-Si-Mg ............................................ 19
Gambar 2.8 Diagram Fasa Al – Zn ..................................................... 20
Gambar 2.9 Diagram Fasa Al-Mg-Zn .................................................. 20
Gambar 2.10 Struktur Mikro Paduan Al-Mg ......................................... 21
Gambar 2.11 Struktur Mikro Paduan Al-Si-Cu ...................................... 22
Gambar 2.12 Proses Pembuatan Benda Coran .................................... 24
Gambar 2.13 Sistem Saluran ................................................................ 25
Gambar 2.14 Ukuran Basin (cawan tuang) ........................................... 25
Gambar 2.15 Sprue Runcing ................................................................. 26
Gambar 2.16 Penampang Saluran Pengalir) ........................................ 27
Gambar 2.17 Bentuk Penampang Saluran Masuk ................................ 27
Gambar 2.18 Bagian – bagian Sistem Saluran ..................................... 28
Gambar 2.19 Struktur mikro Pembekuan Logam .................................. 30
Gambar 2.20 Cacat Porositas pada Penampang Potong Produk Cor . 33
xvii
Gambar 2.21 Struktur mikro pembekuan loga Bentuk Cacat
Shrinkage (a) primary type, (b) secondarycavities, (c) discrete
porosity, (d) sink, (e) puncture ......................................................... 33
Gambar 2.22 Cacat Salah Alir ............................................................... 34
Gambar 2.23 Cacat Retakan ................................................................. 36
Gambar 2.24 Proses Pengamatan pada Struktur Mikro ....................... 37
Gambar 2.25 Cacat retakan Bekas Injakan Penetrasi Uji Kekerasan
Brinell ................................................................................................ 38
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ...................................................... 39
Gambar 3.2 Dapur Peleburan skala kecil ................................................ 40
Gambar 3.3 Kowi ................................................................................... 41
Gambar 3.4 Tungku Semen ................................................................... 41
Gambar 3.5 Timbangan Digital ............................................................... 41
Gambar 3.6 Gelas ukur ......................................................................... 42
Gambar 3.7 Jangka Sorong ................................................................. 42
Gambar 3.8 Infra Red Thermometer ...................................................... 42
Gambar 3.9 Alat Uji Spektrometer .......................................................... 43
Gambar 3.10 Alat Uji Brinell .................................................................... 43
Gambar 3.11 Mikroskop Metalografi ........................................................ 43
Gambar 3.12 Alumunium Rosok .............................................................. 44
Gambar 3.13 Pasir cetak ....................................................................... 44
Gambar 3.14 Kerangka cetak kayu ....................................................... 45
Gambar 3.15 Gas elpiji 3Kg .................................................................. 45
xviii
Gambar 3.16 Pasir gunung ................................................................... 45
Gambar 3.17 Semen ............................................................................. 46
Gambar 3.18 Besi .................................................................................. 46
Gambar 3.19 Tungku dan Penutup tungku ........................................... 46
Gambar 3.20 2D Tungku Peleburan ...................................................... 47
Gambar 3.21 Aliran Proses Pembuatan Coran ..................................... 48
Gambar 3.22 Desain Pola Spesimen dan Sprue .................................. 49
Gambar 3.23 Dimensi Pola Spesimen .................................................. 49
Gambar 3.24 Bentuk dan Dimensi Sprue .............................................. 50
Gambar 3.25 Kerangka cetak ................................................................ 50
Gambar 3.26 Papan Kayu ..................................................................... 51
Gambar 3.27 Persiapan Cetakan Bawah dan Penaburan Calcium
Carbonat pada Pola ........................................................................ 51
Gambar 3.28 Proses Pengayakan Pasir, Pengisian pasir,
Penumbukan dan Perataan ............................................................ 52
Gambar 3.29 Pembalikan Cetakan Bawah, Pembersihan pinggir
Pola, dan Penaburan calcium carbonat .......................................... 52
Gambar 3.30 Pemasangan Kerangka Cetakan Atas dan Peletakan
Sprue ............................................................................................... 53
Gambar 3.31 Pengayakan Pasir, Penumbukan, Perataan, dan
Pelepasan Sprue ............................................................................. 53
Gambar 3.32 Pengangkatan Kerangka Cetak Atas, Pembuatan
Ingate dan Pengangkatan pola ....................................................... 54
xix
Gambar 3.33 Pemasangan Kerangka Cetak Atas ................................ 54
Gambar 3.34 Peralatan Dapur Peleburan ............................................. 55
Gambar 3.35 Memasukan Kompor dan Pemasangan Regulator ......... 55
Gambar 3.36 Menghidupkan Kompor Gas ............................................ 55
Gambar 3.37 Memasukan Kowi kedalam tungku dan Memasukan
Alumunium bekas ............................................................................ 56
Gambar 3.38 Penutup Tungku Peleburan ............................................. 56
Gambar 3.39 Pengangkatan kowi dan Penuangan logam cair ................... 57
Gambar 3.40 Pembongkaran Cetakan .................................................. 57
Gambar 3.41 Tabel Konversi BHN......................................................... 60
Gambar 3.42 Spesimen Uji Kekerasan ................................................. 60
Gambar 3.43 Alat Uji Kekerasan Brinnel ............................................... 60
Gambar 3.44 Spectrometer ................................................................... 63
Gambar 4.1 Pengamatan keutuhan produk cor ................................... 68
Gambar 4.2 Pengukuran Hasil Coran .................................................. 69
Gambar 4.3 Persentase penyusutan variasi bentuk saluran turun
(sprue) ............................................................................................. 71
Gambar 4.4 solidification cast metal ..................................................... 72
Gambar 4.5 Perbandingan porositas spesimen. (A) Sprue segitiga,
(B) Sprue persegi, (C) Sprue lingkaran ........................................... 73
Gambar 4.6 Bagian Spesimen yang di Uji Density .............................. 74
Gambar 4.7 Grafik Hasil Uji Density ..................................................... 75
Gambar 4.8 Spesimen Uji Kekerasan ................................................... 76
xx
Gambar 4.9 Grafik Hasil Uji Kekersan ................................................... 77
Gambar 4.10 ASM Alumunium paduan Silicon ..................................... 78
Gambar 4.11 Perbandingan foto mikro pada pembesaran 100x. (A)
Sprue segitiga, (B) Sprue persegi, (C) Sprue lingkaran ................. 79
Gambar 4.12 Perbandingan foto mikro pada pembesaran 200x. (A)
Sprue segitiga, (B) Sprue persegi, (C) Sprue lingkaran ................. 79
xxi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Karakteristik dan sifat alumunium (Hans orsted pada tahun
1825, pertama kali diisolasi oleh friedrich wohler pada
tahun 1827) ........................................................................... 8
Tabel 2.2 Alumunium dan paduanya serta kode penanaman ............... 11
Tabel 2.3 Bentuk cacat permukaan kasar dan penyebab ..................... 35
Tabel 3.1 Jumlah specimen pengujian .................................................. 64
Tabel 4.1 Tabel penyusutan paduan logam .......................................... 67
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Spesimen Asli Dan Hasil Coran ............. 69
Tabel 4.3 Presentase penyusutan dalam persen (%) ........................... 70
Tabel 4.4 Hasil perhitungan density ..................................................... 75
Tabel 4.5 Hasil Uji Kekerasan Brinel .................................................... 77
Tabel 4.6 Data hasil uji komposisi kimia rata-rata aluminium .............. 80
xxii
DAFTAR SIMBOL
G = Berat benda cor (kg)
= Massa jenis logam (kg/m3)
t = Waktu cor (detik)
h = Tinggi (cm)
n = Jumlah saluran masuk
d = Diameter (cm)
Asm = Luas penampang saluran masuk (mm)