SKRIPSI

RANCANG BANGUN CETAKAN BILAH GAMELAN

DENGAN METODE PENGECORAN HIGH PRESSING DIE

CASTING (STUDI KASUS BILAH SARON)

SETIAWAN HARMOKO

NIM. 201454052

DOSEN PEMBIMBING

Sugeng Slamet, ST.MT.

Taufiq Hidayat, ST.MT.

TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MURIA KUDUS

2017

ii

HALAMAN PERSETUJUAN

iii

HALAMAN PENGESAHAN

iv

PERNYATAAN KEASLIAN

v

RANCANG BANGUN CETAKAN BILAH GAMELAN

DENGAN METODE PENGECORAN HIGH PRESSING

DIE CASTING (STUDI KASUS BILAH SARON)

Nama mahasiswa : Setiawan Harmoko

NIM : 201454052

Pembimbing :

1. Sugeng Slamet,ST, MT

2. Taufiq Hidayat, ST, MT

RINGKASAN

Rancang bangun cetakan permanen ini digunakan untuk mencetak bilah

gamelan yang selama ini di lakukan dimasyarakat yaitu dengan menggunakan

teknologi pengecoran cetakan kemudian di tempa (open die forging). Untuk itu

dikembangkan metode pengecoran dengan menggunakan cetakan permanen yang

dibuat dari logam baja.

Metode yang dilakukan merancang sebuah cetakan permanen untuk

mencetak bilah gamelan saron untuk selanjutnya akan dibuat suatu bahan gamelan

dengan bahan dasar pembuatan gamelan. Proses perancangan dimulai dari

membuat desain, menghitung kekuatan dies akibat adanya tekanan, menentukan

bahan dies, menghitung perpindahan panas pada diding cetakan, proses

manufacturing dan pengujian dies.

Hasil yang didapat dari perhitungan, volume rongga cetakan 180,63 ml,

tekanan pada cetakan 8385610,98 Pa, luasan cetakan 0,036 mm2, suhu pada

dinding cetakan 150 0C .Pada pengujian cetakan menghasilkan cetakan bilah

saron yang memiliki parameter bentuk yang serupa dan tidak meninggalkan nilai

autentik keunikannya.

Kata kunci : HPDC, Cetakan, Saron

vi

DESIGN OF DIE BLADE GAMELAN WITH HIGH PRESSURE DIE

CASTING METHOD(CASE STUDY BLADE SARON)

Student Name : Setiawan Harmoko

Nim : 201454052

Supervisor : Sugeng Slamet ST.,MT.

Taufiq Hidayat ST.,MT.

ABSTRACT

The design of this permanent mold is used to gamelan blades that have been

done in the community by using mold casting technology then in the forging (open

die forging). For this purpose, a casting method was developed using permanent

molds made of steel

The method used to design a permanent mold for die saron gamelan blades

for the next will be made a gamelan material with the basic ingredients of making

gamelan. The design process starts from making the design, calculates the

strength of dies due to pressure, determines the dies material, calculates heat

transfer in wall mold, manufacturing process and testing dies.

The results obtained from the calculation, the volume of the molded cavity

180,63 ml, the pressure on the mold 8385610,98 Pa, the molded area of 0.036

, the temperature on the mold wall 150 0C.On the test mold produces molds

of saron blades that have similar form parameters and do not leave The authentic

value of its uniqueness.

Keywords : HPDC, die, Saron

vii

KATA PENGANTAR

الرحمن الرحیمالله بسم

Segala puji bagi Allah subhanahu Wa Ta’ala yang telah memberikan

rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang

berjudul “Rancang Bangun Cetakan Bilah Gamelan Dengan Metode Pengecoran

High Pressing Die Casting(Studi kasus Bilah Saron)”.

Tugas akhir ini sebagai salah satu persyaratan yang harus dipenuhi dalam

rangka mencapai derajat gelar Strata Satu (S1) Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muria Kudus.

Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua

pihak yang telah memberikan dukungan sehingga terselesaikannya laporan ini,

dengan segala kerendahan hati penulis ingin mengucapkan terima kasih yang

tulus dan mendalam kepada:

1. Bapak Sugeng Slamet, ST., MT. selaku dosen pembimbing I yang banyak

memberi saran, kritik dan gagasan pada penulis dalam penyusunan laporan

akhir ini.

2. Bapak Taufiq Hidayat, ST., MT. selaku dosen pembimbing II yang banyak

memberi saran dan gagasan pada penulis dalam penyusunan laporan akhir ini.

3. Bapak Rianto Wibowo, ST., M.Eng selaku Kaprogdi Teknik Mesin, Fakultas

Teknik Universitas Muria Kudus.

4. Bapak Mohammad Dahlan, ST., MT. selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muria Kudus.

5. Segenap Dosen Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus yang

telah memberikan bekal ilmu pengetahuan dalam setiap perkuliahan.

6. Bapak dan Ibu tersayang yang selalu memberikan doa dan semangat.

7. Isteri tercinta Diah Kurniawati, Anakku Almahira Fatimah Harmoko. Terima

kasih atas doa dan semangat serta perhatiannya

8. Temen – temen Laboran ( Hariyanto dan Abdul Ghofur), serta keluarga besar

teknik mesinyang tidak bias saya sebut satu persatu.

viii

9. Semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung telah membantu

penulis dalam penyusunan laporan ini.

Penulis menyadari dalam penyusunan laporan ini masih terdapat banyak

kekurangannya, oleh karena itu penulis mengharap kritik dan saran dari

pembaca sekalian yang bersifat membangun demi kesempurnaan laporan ini.

Kudus, 19 Agustus 2017

Setiawan Harmoko

ix

DAFTAR ISI

SKRIPSI ................................................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................................ ii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iii

PERNYATAAN KEASLIAN ................................................................................ iv

DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiv

DAFTAR SIMBOL ............................................................................................... xv

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xvi

DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN .......................................................... xvii

BAB I ...................................................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ......................................................................................... 1

1.2. Perumusan Masalah .................................................................................. 2

1.3. Batasan Masalah ....................................................................................... 2

1.4. Tujuan ....................................................................................................... 2

1.5. Manfaat ..................................................................................................... 2

BAB II ..................................................................................................................... 5

2.1. Bilah Gamelan Saron ................................................................................ 5

2.2. Cetakan (Dies) .......................................................................................... 6

2.2.1. Bagian-Bagian Cetakan ........................................................................ 7

2.3. Pengecoran Logam ................................................................................... 8

2.3.1. Sentrifugal Casting ............................................................................... 8

2.3.2. Continouos Casting............................................................................. 10

2.3.3. Shell Moulding .................................................................................... 11

2.3.4. Die Casting ......................................................................................... 12

2.4. Perpindahan panas ................................................................................. 16

2.4.1. Perpindahan Kalor Konduksi .............................................................. 17

2.4.2. Perpindahan panas konveksi ............................................................... 18

2.4.3. Perhitungan Perpindahan Panas dan Laju Aliran ............................... 21

2.5. Perancangan Cetakan ............................................................................. 24

2.5.1. Metode Konvensional ......................................................................... 25

x

2.5.2. Metode Komputer (CAD/CAM) ......................................................... 25

2.5.3. Faktor Produk ..................................................................................... 25

2.6. Material Cetakan .................................................................................... 26

2.7. Manufaktur Cetakan ............................................................................... 26

2.7.1. Pemotongan Material .......................................................................... 27

2.7.2. Milling Konvensional ......................................................................... 28

2.7.3. Grinding .............................................................................................. 29

2.7.4. CNC Milling ....................................................................................... 30

BAB III ................................................................................................................. 33

3.1. Diagram Alir Proses Rancang Bangun Cetakan Bilah Saron ................. 33

3.2. Analisa Kebutuhan Dasar Melakukan Perancangan Cetakan Bilah Saron.

34

3.3. Data Dimensi Bilah Saron ...................................................................... 35

3.4. Analisa Perencanaan Cetakan ................................................................ 35

3.5. Proses Manufaktur Cetakan .................................................................... 36

3.6. Pengujian dies ......................................................................................... 36

BAB IV ................................................................................................................. 37

4.1. Perancangan Cetakan ............................................................................. 37

4.1.1. Menentukan Dimensi Rongga cetakan ............................................... 37

4.1.2. Kecepatan Aliran Logam Perunggu Pada Lubang runner .................. 41

4.1.3. Menghitung Tekanan pada Rongga Cetakan ...................................... 42

4.1.4. Perhitungan Tebal Dies ....................................................................... 42

4.1.5. Perhitungan Perpindahan panas .......................................................... 43

4.1.6. Menentukan dimensi cetakan.............................................................. 48

4.2. Pembuatan Cetakan ................................................................................ 50

4.3. Proses Pembuatan Cetakan ..................................................................... 51

4.4. Pemasangan Cetakan .............................................................................. 60

4.5. Pengujian Cetakan .................................................................................. 61

BAB V ................................................................................................................... 65

5.1. Kesimpulan ............................................................................................. 65

5.1. Saran ....................................................................................................... 65

Daftar Pustaka ....................................................................................................... 67

Lampiran 1.Gambar data mekanikal propertis baja AISI H13. ............................ 68

Lampiran 2. Gambar data Physical Properties bohler W302. ............................... 68

xi

Lampiran 3. Gambar data komposisi kimia Bohler W302. .................................. 70

Lampiran 4. Gambar rancangan cetakan gerak. .................................................... 71

Lampiran 5. Gambar rancangan cetakan tetap. ..................................................... 72

Lampiran 6. Gambar foto cetakan. ........................................................................ 73

Lampiran 7. Gambar foto cetakan bahan Aluminium. .......................................... 73

Lampiran 8. Gambar foto cetakan bahan Kuningan. ............................................ 74

BIODATA PENULIS ........................................................................................... 75

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Perangkat Gamelan Jawa ............................................................. 5

Gambar 2.2 Gamelan jenis saron ................................................................... 6

Gambar 2.3 Produk Pulley .............................................................................. 7

Gambar 2.4 Proses pengecoran ....................................................................... 9

Gambar 2.5 Prinsip pengecoran dengan centrifugal secara vertical dan semi

entrifugal ..................................................................................... 9

Gambar 2.6 Metode Pengecoran Sentrifugal .................................................. 10

Gambar 2.7 Prinsip dasar penuangan berlanjut ............................................... 10

Gambar 2.8 Prinsip dasar penuangan berlanjut (continuous casting) langkah

pembuatan cetakan (mould) pada sistem shell moulding ............ 12

Gambar 2.9 Langkah pembuatan cetakan (mould) pada sistem shell

moulding ...................................................................................... 12

Gambar 2.10 Pressure Die Casting ................................................................... 14

Gambar 2.11 Skematik diagram dari proses injection molding dalam operasi

kerja yang ditunjukkan pada gambar a.) dimana mold dalam

keadaan tertutup, dan pada gambar b.) keadaan mould terbuka . 14

Gambar 2.12 Electric with component ................................................................ 15

Gambar 2.13 Tuner housing untuk suku cadang televisi dibuat dengan die-

Casting dengan Injection Molding .............................................. 15

Gambar 2.14 Distribusi suhu untuk konduksi keadaan stedi melalui dinding

datar ............................................................................................. 17

Gambar 2.15 Aliran konveksi bebas di atas plat rata vertical ............................. 20

Gambar 2.16 Perpindahan kalor dinyatakan dengan perpindahan suhu

Limbak ........................................................................................ 21

Gambar 2.17 Daerah aliran lapisan batas plat rata ............................................. 21

Gambar 2.18 Diagram aliran dalam tabung ........................................................ 22

Gambar 2.19. Gambar analogi perpindahan panas ............................................. 24

Gambar 2.20. Gambar Jaringan tahanan ............................................................. 24

Gambar 2.21 Blender Potong ............................................................................ 28

Gambar 2.22 Skematik dari gerakan-gerakan dan komponen- komponen dari

a) Mesin frais vertikal tipe column and knee, dan (b) Mesin

frais horizontal tipe column and knee. ......................................... 29

Gambar 2.23 Skema proses grinding dan macam-macam proses grinding ...... 30

Gambar 2.24. Pemakanan dan Pemotongan pada Mesin CNC Milling ............. 31

Gambar 3.1 Diagram alir proses rancang bangun dies bilah saron ................. 33

xiii

Gambar 3.2. Bilah saron yang akan di buat ..................................................... 35

Gambar 4.1 Dimensi Biskuit ........................................................................... 37

Gmbar 4.2 Dimensi Runner ........................................................................... 38

Gambar 4.3 Dimensi Bilah saron .................................................................... 39

Gambar 4.4 dimensi overvlow ......................................................................... 40

Gambar 4.5. Rencana desain rongga cetakan ................................................... 41

Gambar 4.6 Dimensi base plat fixed .............................................................. 48

Gambar 4.7 Dimensi base plat move............................................................... 48

Gambar 4.8 Dimensi Cetakan fixed ................................................................ 49

Gambar 4.9 Dimensi cetakan move ................................................................. 49

Gambar 4.10 Mesin Milling Konvensional ...................................................... 51

Gambar 4.11 Pahat End Mill ............................................................................. 52

Gambar 4.12 Proses perataan permukaan cetakan ........................................... 53

Gambar 4.13 Proses Grinding ........................................................................... 54

Gambar 4.14 Control monitor ........................................................................... 54

Gambar 4.15 Pembuatan Profil Bilah saron ...................................................... 55

Gambar4.16 Lubang Inject ............................................................................... 56

Gambar 4.17 Proses Pengeboran ....................................................................... 57

Gambar 4.18 Tap M 12 x 1,75 .......................................................................... 59

Gambar 4.19 Penempatan Pin ........................................................................... 60

Gambar 4.20 Bagian Penjepit Cetakan.............................................................. 60

Gambar 4.21 Pemasangan Cetakan .................................................................. 61

Gambar 4.22 Mesin High Pressing Die Casting (HPDC)................................. 61

Gambar 4.23 Peleburan Logam ........................................................................ 62

Gambar 4.24 Posisi Cetakan Tertutup .............................................................. 62

Gambar 4.25 Lubang Chamber ......................................................................... 62

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai Konduktivitas Bahan ................................................................. 18

Tabel 3.1 tabel komposisi kimia AISI H13 ........................................................ 34

Tabel 3.2 tabel komposisi kimia Bohler W302 ................................................... 35

xv

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Satuan Nomor

Persamaan

A Luas mm2

1

ab, cd Panjang garis mm 2

d Diameter mm 3

V volume mm3

4

V kecepatan 5

P Tekanan mm3 6

r Jari-Jari mm 7

t Tebal m 8

π Phi - 9

h Jarak ketinggian mm 10

k Konduktivitas termal mm3 11

T Temperatur mm 12

h Koefisien perpindahan kalor m 13

cp Kalor spesifik pada tekanan konstan - 14

Densitas 15

Viskositas mm3 16

g Nilai grafitasi mm 17

q Laju perpindahan panas 18

Pr Angka Prandtl 19

Nu Angka Nusselt 20

Re Angka Reynolds 21

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Gambar data mekanikal propertis baja AISI H13. ..................... 68

Lampiran 2 Gambar data Physical Properties bohler W302 .......................... 69

Lampiran 3 Gambar data komposisi kimia Bohler W302 .............................. 70

Lampiran 4 Gambar rancangan cetakan gerak. ............................................... 71

Lampiran 5 Gambar rancangan cetakan tetap. ................................................ 72

Lampiran 6 Gambar foto cetakan.................................................................... 73

Lampiran 7 Gambar foto hasil cetakan bahan Aluminium. ............................ 73

Lampiran 7 Gambar foto hasil cetakan bahan Kuningan. ............................... 74

xvii

DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN

HPDC : High Preasure Die Casting

CAD : Computer Aidid Design

C : Carbon

Si : Silicon

Mn : Manganese

V : Vanadium

Ni : Nickel

Cr : Chrome

Mo : Molybdenum

W : Tungsten

CNC : Computer Numberik Control