Upload
dinhliem
View
218
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
TUGAS AKHIR
PROSES PEMBUATAN FLANGE DENGAN BAHAN
ALUMUNIUM (Al) MENGGUNAKAN VARIASI MEDIA
CETAKAN PASIR CO₂ DAN CETAKAN LOGAM
Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh:
DANANG WIDIYATMOKO
D200130068
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2018
ii
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Saya yang bertanda tangan di bawah ini,
Nama : Danang Widiyatmoko
NIM : D200130068
Jurusan : Teknik Mesin
Judul Tugas Akhir :“PROSES PEMBUATAN FLANGE DENGAN BAHAN
ALUMUNIUM (Al) MENGGUNAKAN VARIASI MEDIA
CETAKAN PASIR CO₂ DAN CETAKAN LOGAM”.
Menyatakan dengan sebenarnya bahwa Tugas Akhir yang saya
serahkan ini benar-benar hasil karya saya sendiri dan bebas plagiat karya
orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu/ dikutip dalam naskah dan
disebutkan pada daftar pustaka. Apabila di kemudian hari terbukti Tugas
Akhir ini hasil plagiat, saya bertanggung jawab sepenuhnya dan bersedia
menerima sanksi sesuai peraturan uang berlaku.
Surakarta,Januari 2018
YangMenyatakan,
Danang Widiyatmoko
iii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas Akhir yang berjudul “PROSES PEMBUATAN FLANGE DENGAN
BAHAN ALUMUNIUM (Al) MENGGUNAKAN VARIASI MEDIA
CETAKAN PASIR CO₂ DAN CETAKAN LOGAM”Disusun Sebagai
Syarat Untuk Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Pada Jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh:
Nama : Danang Widiyatmoko
NIM :D200130068
Telah disetujui dan disahkan pada:
Hari : ......................
Tanggal : ......................
Mengetahui,
Pembimbing Tugas Akhir
Patna Partono, ST, MT
iv
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir berjudul “PROSES PEMBUATAN FLANGE DENGAN
BAHAN ALUMUNIUM (Al) MENGGUNAKAN VARIASI MEDIA
CETAKAN PASIR CO₂ DAN CETAKAN LOGAM”, telah dipertahankan di
hadapan Tim Penguji dan telah dinyatakan sah untuk memenuhi sebagian
syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Mesin,
Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Disusun oleh:
Nama : Danang Widiyatmoko
NIM :D200130068
Disahkan pada:
Hari : ......................
Tanggal : ......................
Tim Penguji :
Ketua :Patna Partono, ST, MT. (......................)
Anggota I :Ir. Masyrukan, MT. (......................)
Anggota II :Agus Yulianto, ST, MT. (......................)
Mengetahui,
Dekan, Ketua Jurusan,
Ir. Sri Sunarjono, MT. Ph. D. Ir. Subroto, MT.
v
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR
Nama : Patna Partono, ST, MT.
Pangkat/Jabatan : - IIIB/ Asisten Ahli
Kedudukan : Pembimbing Utama
Dengan ini :
memberikan Soal Tugas Akhir kepada Mahasiswa:
Nama : Danang Widiyatmoko
Nomor Induk : D200130068
NIRM : -
Jurusan/Semester : Teknik Mesin / Akhir
Judul/Topik :Proses Pembuatan Flange Dengan Bahan Alumunium
(Al) Menggunakan Variasi Media Cetakan Pasir CO₂ dan
Cetakan Logam
Rincian Soal/Tugas :Proses Pembuatan Flange Dengan Bahan Alumunium
(Al) Menggunakan Variasi Media Cetakan Pasir CO₂ dan
Cetakan Logam
Demikian soal tugas akhir ini dibuat untuk dapat dilaksanakan sebagaimana
mestinya.
Surakarta,10 September 2017
Pembimbing
Patna Partono, ST, MT
Keterangan :
*)coret salah satu
1. Warna biru untuk Kajur
2. Warna kuning untuk Pembimbing I
3. Warna merah untuk Pembimbing II
4. Warna putih untuk mahasiswa
vi
MOTTO
“Sesungguhnya sesudah kesulitan akan ada kemudahan, maka bila
engkau telah selesai dari satu pekerjaan, kerjakan pula pekerjaan
berikutnya dan hanya kepada tuhan-mu”.
(Q.S Al-Insyirah)
“Allah akan meninggikan derajat orang-orang yang beriman
diantaramu dan orang-orang yang berilmu pengetahuan”.
(#Q.S. Al-Mujadalah : 11)
“Yang terus membuatku berkembang adalah tujuan hidupku”.
(penulis)
“Meraih sebuah kesuksesan itu mudah, tapi jangan di permudah”.
(penulis)
“Orang sukses itu kelebihan satu cara, sedangkan orang gagal itu
kelebihan satu alasan”.
(penulis)
vii
PERSEMBAHAN
Sebagai ungkapan rasa syukur dan terimakasih, dengan kerendahan
hati Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada:
1. Kedua Orang Tua Tercinta (Bapak Suradi Mulyo Raharjo& Ibu
Sumirah), yang telah mencurahkan kasih sayang, cinta, tenaga,
dukungan, dan do’a yang tulus untuk keberhasilan ananda. Hanya do’a
dan ucapan terima kasih yang bisa ananda berikan. Ananda berjanji
suatu hari nanti akan membuat bangga ibu dan bapak.
2. Sahabat-sahabatku Teknik Mesin angkatan 2013, terimakasih atas
persahabatan, kepedulian, keceriaan, dan semangat yang kalian
berikan.
3. Patna Partono, ST, MT, selaku Pembimbing yang telah memberikan
pengarahan, bimbingan, dan saran hingga Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan.
4. Keluarga Laboratorium Teknik Mesin, yang telah memberikan
semangat dan bantuan selama penyusunan Tugas Akhir .
5. Teman-teman yang ada di Kos Anisa (Gumelar Aryo, Condro Prasojo,
Andri Arianata, danTotok Susanto), yang telah menemani dan memberi
masukan dalam penyelesaian pembuatan Flange.
6. Teman-Teman Seperjuangan mahasiswa bimbingan bapak Patna
Partono ST,MT danbapak Ir. Masyurkan, MT
viii
PROSES PEMBUATAN FLANGE DENGAN BAHAN ALUMUNIUM (Al)
MENGGUNAKAN VARIASI MEDIA CETAKAN PASIR CO₂ DAN
CETAKAN LOGAM
Abstrak
Pemilihan material cetakan dalam proses pengecoran akan
menghasilkan produk dengan sifat dan karakter bermacam - macam.
Sifat-sifat dari material tersebut akan sangat berpengaruh terhadap
kualitas produk cor. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui
pengaruh variasi cetakan terhadap porositas, penyusutan, density, nilai
kekerasan, komposisi kimia, struktur mikro material. Penelitian ini
menggunakan alumunium bekas atau rosok yang di remelting dalam
dapur induksi, variasi material cetakan yang digunakan ada 2 yaitu
cetakan pasir co₂ dan cetakan logam. Analisa data menunjukkan bahwa
nilai presentase penyusutanuntuk variasi cetakan pasir co₂sebesar
1,357%, sedangkan untuk variasi cetakan logam sebesar 2,904%. Hasil
penelitian penyusutan menunjukkan bahwa cetakan logam memiliki nilai
penyusutan paling tinggi dan untuk penyusutan terendah adalah cetakan
pasir co₂, dari hasil pengujian densitydidapatkan untuk variasi cetakan
pasir co₂ 1,94 gr/ml, dan cetakan logam sebesar 2,12 gr/ml. Dari hasil
pengujian portable hardness brinell didapatkan untuk variasicetakan pasir
co₂21,23 BHN dan cetakan logam sebesar 33,17 BHN. Dan untuk hasil
pengujian komposisi kimia terdapat beberapa unsur antara lain (Al)
98,46%, (Zn) 0,60%, (Fe) 0,38%, (Si) 0,18%, dan (Cu) 0,167%.
Kata Kunci :Alumunium (Al),material cetakan, porositas, density,
penyusutan, kekerasan, struktur mikro, komposisi kimia.
ix
PROSES PEMBUATAN FLANGE DENGAN BAHAN ALUMUNIUM (Al)
MENGGUNAKAN VARIASI MEDIA CETAKAN PASIR CO₂ DAN
CETAKAN LOGAM
Abstract
The selection of mold material in casting process will produce a
product with various properties and characters. The properties of the
material will very influential toward a quality of cast products. The purpose
of this research is for knowing the effect of mold variation to porosity,
shrinkage, hardness precentage, chemical composition, and material
micro structure.This research uses aluminum or wreckage are remelting in
induction kitchen, this process uses 2 variation of molds material, there are
Co₂ sand mold and metal mold.The data analysis shows about the
shrinkage percentage of various molds. The first is shrinkage percentage
of co₂sand molds variation, there is 1.357%, and the second is metal
molds variation, it has 2,904%. Based on the data, The result describe that
the the highest shrinkage percentage is metal mold and the lowest
shrinkage precentage is co₂ sand mold. On the other hand, the density
testing describe the result of this processes, in this case, co₂ sand mold
has 1,94 gr/ml and metal mold has 2,12 gr/ml. Nevertheless, from the
other testing, there is portable hardness brinell test, it can be seen that the
results of co₂ sand mold is 21.23 BHN and the metal mold is 33.17 BHN.
And for the chemical composition test, there are some elements such as
(Al) 98,46%, (Zn) 0,60%, (Fe) 0,38%, (Si) 0,18%, and (Cu) 0,167%.
Keywords: Aluminum (Al), portable hardness brinell,mold material,
hardness, porosity, shrinkage, micro structure, chemical compcosition
x
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Puji syukur Alhamdulillah atas kehadiran Allah SWT, atas segala
limpahan rahmat dan hidayah-Nya, semoga kita senantiasa dalam
lindungan-Nya. Shalawat serta salam senantiasa tercurahkan kepada
Rasulullah Muhammad SAW, yang kita jadikan suri tauladan dalam
kehidupan ini. Syukur Alhamdulillah penyusunan Tugas Akhir ini dapat
terselesaikan dengan baik.
Tugas Akhir berjudul “Pengaruh Ukuran Besar Butir Tembaga (Cu)
Terhadap Nilai Kekerasan, Keausan, Dan Koefisien Gesek Kampas Rem”,
dapat terealisasikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu pada
kesempatan ini penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin
menyampaikan rasa terimakasih dan penghargaan yang sebesar-
besarnya kepada:
1. Ir. Sri Sunarjono, MT, Ph. D, sebagai Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Ir. Subroto, MT.selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.
3. Patna Partono, ST, MT, selaku Pembimbing utama yang telah
memberikan pengarahan, bimbingan, dan saran hingga Tugas Akhir ini
dapat terselesaikan.
4. Ir. Bibit Sugito, MT, selaku pembimbing akademik yang selalu
memberikan masukan-masukan dan dorongan yang mendukung
kepada penulis.
5. Bapak/Ibu dosen Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan ilmu
yang bermanfaat, sehingga penulis dapat mencapai gelar sarjana S-1.
Semoga amal baik semua pihak yang membantu dalam
penyususnan Tugas Akhir ini mendapatkan imbalan dari Allah SWT.
xi
Penulis menyadari dalam penulisan Tugas Akhir ini masih banyak
kekurangan, meskipun telah berusaha untuk mendapatkan hasil yang
terbaik. Segala kritik dan saran yang membangun sangat penulis
harapkan. Semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi penulis pada
khususnya dan pembaca pada umumnya.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, Januari 2018
Penulis,
Danang Widiyatmoko
D200130068
xii
DAFTAR ISI
Halaman Judul ................................................................................... i
Pernyataan........................................................................................... ii
Persetujuan ........................................................................................ iii
Pengesahan ........................................................................................ iv
Lembar Soal Tugas Akhir ................................................................... v
Motto ................................................................................................... vi
Persembahan .................................................................................... vii
Abstrak .............................................................................................. viii
Abstrac ............................................................................................... ix
Kata Pengantar .................................................................................... x
Daftar Isi ............................................................................................ xii
Daftar Gambar ................................................................................... xv
Daftar Tabel ..................................................................................... xviii
Daftar Simbol .................................................................................... xix
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ...................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ............................................................. 3
1.3 Batasan Masalah .................................................................. 3
1.4 Tujuan Penelitian .................................................................. 4
1.5 Manfaat Penelitian ................................................................ 4
1.6 Sistematika Penulisan ........................................................... 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kajian Pustaka ..................................................................... 7
2.2 Landasan Teori .................................................................... 8
2.2.1 Proses Pengecoran ..................................................... 8
2.2.2 Alumunium ................................................................... 9
2.2.3 Paduan Alumunium .................................................... 10
2.2.4 Pembekuan Coran ..................................................... 13
2.2.5 Pembekuan Terarah .................................................. 14
xiii
2.2.6 Pola ............................................................................ 16
2.2.7 Sistem Saluran ........................................................... 17
2.2.8 Pasir Cetak ................................................................ 20
2.2.9 Cetakan Logam .......................................................... 22
2.2.10 Cetakan Pasir CO₂ ................................................... 23
2.2.11 Cacat Pada Coran ................................................... 23
2.3 Sifat Fisis Dan Sifat Mekanis .............................................. 28
2.3.1Komposisi Kima .......................................................... 28
2.3.2 Struktur Mikro............................................................. 29
2.3.3 Harga Kekerasan ....................................................... 30
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................... 33
3.2Tempat Penelitian ............................................................. 34
3.3 Alat Dan Bahan ............................................................... 34
3.3.1 Alat .......................................................................... 34
3.3.2 Bahan ...................................................................... 40
3.4 Prosedur Penelitian ......................................................... 44
3.4.1 Pembuatan Cetakan Pasir CO₂ ............................... 44
3.4.2 Pembuatan Cetakan Logam .................................... 50
3.4.3 Peleburan Logam .................................................... 51
3.4.4 Penuangan Logam Cair .......................................... 51
3.4.5 Pembongkaran Cetakan .......................................... 52
3.4.6 Pengujian Cacat Penyusutan .................................. 52
3.4.7 Pengujian Density ................................................... 53
3.4.8 Pengamatan Cacat Porositas .................................. 54
3.4.9 Pengamatan Struktur Mikro ..................................... 54
3.4.10 Pengujian Komposisi Kimia ................................... 55
3.4.11 Pengujian Kekerasan ............................................ 56
3.4.12 Analisa Data .......................................................... 57
3.4.13 Jumlah Spesimen Pengujian ................................. 58
xiv
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Perhitungan Perencanaan Sistem Saluran ...................... 59
4.1.1 Perhitungan Cetakan Atas ...................................... 59
4.1.2 Perhitungan Cetakan Bawah .................................. 62
4.2 Komposisi Kimia Hasil Produk Cor Alumunium ............... 65
4.2.1 Pembahasan Komposisi Kimia ................................ 65
4.3 Pengamatan Porositas .................................................... 66
4.3.1 Pembahasan Pengamatan Cacat Porositas ............ 67
4.4 Cacat Penyusutan ........................................................... 68
4.4.1 Pembahasan Cacat Penyusutan ............................. 70
4.5 Perhitungan Density ........................................................ 71
4.5.1 Pembahasan nilai density pada variasi cetakan ..... 72
4.6 Pengujian Kekerasan ...................................................... 73
4.6.1 Harga Kekerasan Brinell ......................................... 73
4.6.2 Pembahasan Pengujian Kekerasan Brinell ............. 75
4.7 Struktur Mikro .................................................................. 76
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ........................................................................ 77
5.2 Saran ................................................................................. 79
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Proses PembuatanBenda Coran ...................................... 9
Gambar 2.2 Diagram Fasa Al-Zn ........................................................ 12
Gambar 2.3Struktur Mikiro Pembukuan Coran ................................... 13
Gambar 2.4Sistem Saluran ................................................................. 17
Gambar 2.5Ukuran Basin (Cawan Tuang) .......................................... 18
Gambar 2.6Sprue Runcing ................................................................. 18
Gambar 2.7Penampang Saluran Pengalir .......................................... 19
Gambar 2.8 Bentuk Panampang Saluran Masuk ................................ 20
Gambar 2.9Cacat Porositas Pada Penampang Potong Produk Cor ... 25
Gambar 2.10Bentuk Cacat Shrinkage ............................................... 26
Gambar 2.11Cacat Salah Alir ............................................................. 27
Gambar 2.12 Cacat Retakan .............................................................. 28
Gambar 2.13Proses Pengamatan Struktur Mikro ............................... 29
Gambar 2.14 Prinsip Uji Kekerasan Brinell ........................................ 31
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................... 33
Gambar 3.2 Cangkul ........................................................................... 34
Gambar 3.3 Penumbuk ....................................................................... 34
Gambar 3.4 Tabung Silinder ............................................................... 35
Gambar 3.5 Lanset ............................................................................. 35
Gambar 3.6 Water Sprayer ................................................................. 35
Gambar 3.7 Ladel ............................................................................... 36
Gambar 3.8 Saringan ......................................................................... 36
xvi
Gambar 3.9Dapur Peleburan .............................................................. 36
Gambar 3.10Kowi ............................................................................... 37
Gambar 3.11Baskom .......................................................................... 37
Gambar 3.12Linggis ............................................................................ 37
Gambar 3.13Pemanas Cetakan .......................................................... 38
Gambar 3.14Gergaji Besi .................................................................... 38
Gambar 3.15 Digital Caliper ................................................................ 39
Gambar 3.16 Infrared Thermometer ................................................... 39
Gambar 3.17 Alat Uji Spektrometer .................................................... 39
Gambar 3.18 Alat Uji Kekerasan Rockwell ......................................... 40
Gambar 3.19 Mikroskop Metalografi ................................................... 40
Gambar 3.20 Alumunium Bekas ......................................................... 40
Gambar 3.21 Kerangka Cetakan ........................................................ 41
Gambar 3.22 Pasir Silika .................................................................... 41
Gambar 3.23 Cetakan Logam ............................................................ 41
Gambar 3.24 Calsium Carbonate ....................................................... 42
Gambar 3.25 Water Glass .................................................................. 42
Gambar 3.26 Gas CO₂ ........................................................................ 43
Gambar 3.27 Mesin Pengaduk ........................................................... 43
Gambar 3.28 Aliran Proses Pembuatan Coran .................................. 44
Gambar 3.29 Persiapan Cetakan ........................................................ 44
Gambar 3.30 Pengaduk Pasir Silika dan Water Glass ........................ 45
Gambar 3.31 Pengisian cetakan Pasir CO₂ ........................................ 45
xvii
Gambar 3.32 Meratakan Permukaan .................................................. 46
Gambar 3.33 Melapisi Bagian Cetakan .............................................. 46
Gambar 3.34 Mencabut Tabung Silider Sprue .................................... 47
Gambar 3.35 Membuat Saluran Gas Masuk ....................................... 47
Gambar 3.36 Memberi Gas CO₂ ......................................................... 48
Gambar 3.37 Mengambil Pola ............................................................ 48
Gambar 3.38 Membuat Saluran Gas CO₂ Cetakan Bawah ................ 49
Gambar 3.39 Membuat Ingate ............................................................ 49
Gambar 3.40 Pengolesan Cairan Gravit ............................................. 50
Gambar 3.41 Memanaskan Cetakan .................................................. 50
Gambar 3.42 Pengambilan Produk Hasil Coran ................................. 51
Gambar 3.43 Persiapan Dan Penuangan ........................................... 51
Gambar 3.44 Pembongkaran Cetakan ............................................... 52
Gambar 3.45 Posisi Awal Jarum Indikator .......................................... 57
Gambar 4.1 Hasil Foto Mikro Cacat Porositas .................................... 67
Gambar 4.2 Pola Flange ..................................................................... 68
Gambar 4.3 Histogram Hasil Penyusutan Variasi Cetakan ................. 70
Gambar 4.4 Histogram Hasil Density Variasi Cetakan ........................ 72
Gambar 4.5 Posisi Titik Kekerasan Spesimen .................................... 73
Gambar 4.6 Histogram Perbandingan Kekerasan Variasi Cetakan .... 75
Gambar 4.7 Perbandingan Foto Mikro Pembesaran 500x .................. 76
Gambar 4.8 Perbandingan Foto Mikro Pembesaran 1000x ................ 76
xviii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1Penggunaan Diameter Penetrator ...................................... 31
Tabel 2.2 Nilai Kekerasan Brinell ....................................................... 32
Tabel 2.3 Gaya Maksimal Parameter Penetrator ............................... 32
Tabel 3.1 Jumlah Spesimen Pengujian .............................................. 58
Tabel 4.1 Penyusutan Paduan Logam ............................................... 61
Tabel 4.2 Penyusutan Paduan Logam ............................................... 64
Tabel 4.3 Hasil Uji Komposisi Kimia .................................................. 65
Tabel 4.4 Dimensi Produk Cor ........................................................... 69
Tabel 4.5 Hasil Nilai Density Variasi Cetakan .................................... 72
Tabel 4.6 Harga Kekerasan Brinell Spesimen Cetakan Pasir CO₂ .... 74
Tabel 4.7 Harga Kekerasan Brinell Spesimen Cetakan Logam ......... 74
xix
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)
Astr = Luas penampang saluran terak (mm)
Astur = Luas penampang saluran turun (mm)
= Besar hambatan aliran logam