i TUGAS AKHIR
PENGARUH
PREHEATING
PADACETAKAN
PERMANENTERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS
BESI COR KELABU
Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Dan Syarat-Syarat Guna memperoleh
Gelar Sarjana S1 Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta
Disusun :
TEGUH CRISTY MARTANTA
NIM : D200110093
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
vi
MOTTO
“Jadikanlah sabar dan shalat sebagai penolongmu.Dan sesungguhnya
yang demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orang-orang yang khusyu.”
(Q.S Al Baqarah:45)
“Sebaik-baikmanusiaadalah yang paling bermanfaat
bagi manusialainnya”
(Al Hadits)
“Sebaik-baikpekerjaansetelahimanadalah
belaskasih sesama manusia”
(HR. Thabrani)
“Orang hebat adalah orang yang sanggup lalui kesukaran, tantangan,
vii
Pengaruh Preheating Pada Cetakan Permanen Terhadap Sifat Fisis Dan Mekanis Besi Cor Kelabu
Teguh Cristy Martanta, Agus Yulianto, Ngafwan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A Yani Tromol Pos 1 Pabelan Kartosuro email :cristy.martanta@gmail.com
ABSTRAKSI
Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh preheating pada cetakan permanen besi cor ductile pada suhu 4000C terhadap sifat fisis dan mekanis besi cor kelabu. Pembekuan besi cor kelabu ini dipantau dengan ce meter dan setelah mengeras akan mengalami beberapa pengujian logam, antara lain: uji kekerasan, uji metalografi dan uji komposisi kimia. Penelitian ini menggunakan material besi cor kelabu. Dari spesimen besi cor kelabu ini akan ditentukan 16 titik uji untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis dibeberapa titik yang telah ditentukan. Pengujian komposisi kimia menggunakan standar JIS.
Hasil pengujian menunjukkan pengaruh preheating dengan suhu 4000C pada cetakan permanen besi cor ductile dengan material besi cor kelabu menghasilkan distribusi kekerasan yang beragam. Pada sisi tengah diameter spesimen diambil 5 titik dari bawah ke atas terlihat nilai kekerasan sebagai berikut: 219.54 Hv, 127.28 Hv, 150.80 Hv, 189.18 Hv dan 144.54 Hv. Pada sisi atas dari tengah diameter sampai tepi sebagai berikut: 144.54 Hv, 167.99 Hv, 159.50 Hv, 174.41 Hv dan 176.23 Hv. Pada sisi luar dari atas ke bawah sebagai berikut: 176.23 Hv, 269.23 Hv, 220.93 Hv, 258.03 Hv dan 175.14 Hv. Pada sisi bawah dari tepi ke tengah diameter sebagai berikut: 175.14 Hv, 188.10 Hv, 190.97 Hv, 195.77 Hv dan 219.54 Hv. Pada hasil pengujian peleburan logam menggunakan CE meter diperoleh temperatur awal 1356.80C, temperatur liquid 1155.40C, temperatur solid 1113.60C dimana besi mulai padat namun masih berwarna merah hingga temperatur akhir 10600C dimana besi telah beku. Pada hasil uji komposisi kimia terdapat 20 unsur kimia dangan kadar yang berbeda dan pengamatan struktur mikro di temukan struktur grafit dan sementit. Dari hasil pengujian tersebut bisa diketahui bahwa material yang terbentuk adalah besi cor kelabu FC 150 dengan standar JIS.
viii Abstracts
Purpose of the research is to know effect of preheating of permanent ductile cast iron mold at 4000C on physical and mechanical characteristics of grey cast iron. Solidification of the grey cast iron was monitored by using CE meter and after solidification was completed, the metal was tested for hardness test, metallographic test and chemical composition test. The research used tapered grey cast iron. Sixteen points of tests will be determined in the specimens of grey cast iron in order to know physical and mechanical characteristics in the predetermined points. Chemical composition test used JIS standards.
Results of the research indicated that effect of preheating at temperature of 4000C in permanent ductile iron mold with grey cast iron material produced varied hardness distribution. At the middle of diameter of the specimen, 5 points of tests taken bottom-up indicated values of hardness as follow: 219.54 Hv, 127.28 Hv, 150.80 Hv, 189.18 Hv and 144.54 Hv. At upside part of the middle of diameter to the side part were as follow: 144.54 Hv, 167.99 Hv, 159.50 Hv, 174.41 Hv and 176,23 Hv. At outer side that were taken bottom-up were as follow: 176.23Hv, 269.23Hv, 220.93 Hv, 258.03 Hv and 175,14 Hv. At lower side from edge to middle of the diameter were as follow: 175.14 Hv, 188.10 Hv, 190.97 Hv, 195.77 Hv and 216,54 Hv. Results of metal smelting test by using CE meter showed that initial temperature was 1356.80C, liquid temperature was 1155.40C, and solid temperature was 1113,60C in which the iron began to solid but
it’s color was still red until final temperature of 10600C when it solidified. Results of chemical composition test found 20 chemical elements with different level and micro structure observation found graphite and cementite structures. It can be known from results of the tests that the formed material was FC 150 grey cast iron with JIS standards.
ix
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Wr. Wb.
Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas
berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat
terselesaikan.
Tugas akhir berjudul “Pengaruh preheating pada cetakan permanen terhadap sifat fisis dan mekanis besi cor kelabu“, dapat terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis
dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa
terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D,.sebagai Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST., Msc., Ph.D, selaku Ketua
Jurusan Teknik Mesin.
3. Bapak Agus Yulianto, ST, MT. Selaku pembimbing utama yang telah
memberikan pengarahan, bimbingan dan saran hingga Tugas Akhir
ini dapat terselesaikan.
4. Bapak Ir. Ngafwan, MT. Selaku pembimbing pendamping yang telah
banyak memberikan pengarahan, bimbingan dan saran dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini.
5. Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
yang telah memberi ilmu pengetahuan kepada penulis selama
mengikuti kegiatan kuliah.
6. Bapak dan Ibu tercinta serta kakak yang setiap waktu selalu
mendo’akan, memberi semangat dan dorongan, serta terimakasih
atas semua nasehat, bimbingan dan pengorbananmu selama ini
sehingga penulis semangat menyelesaikan Tugas Akhir ini, Semua
do’a dan kasih sayang yang tulus darimu akan selalu mengiringi
xi
DAFTAR ISI
Halaman Judul ... i
Pernyataan Keaslian Skripsi ... .. ii
HalamanPersetujuan ... iii
HalamanPengesahan ... iv
Lembar Soal Tugas Akhir ... v
xii
2.2.6. Pengaruh Paduan pada Besi Cor Kelabu ... 25
2.2.7. Diagram Kesetimbangan Besi-Karbon ... 29
2.2.8. Carbon Equivalent Value (CEV) ... 31
BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 32
3.2. StudiLiteraturdanSurveiLapangan ... 33
3.3.Penyiapan Alat dan Bahan ... 33
3.4.Langkah Pembuatan Spesimen ... 34
3.5.Persiapan Benda Uji ... 40
3.6.Pengujian Spesimen ... 44
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Analisa Hasil Penelitian dan Pembahasan ... 52
4.1.1. HasilUji CE Meter ... 52
4.1.2. Pengujian Kekerasan (Micro Vickers) ... 53
xiii
4.1.4. PengujianKomposisi Kimia ... 63
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan ... 65
5.2. Saran ... 66
DAFTAR PUSTAKA
xiv
Gambar 2.11. Diagram Kesetimbangan Besi-Karbon ... 29
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 32
Gambar 3.2. (a) Gram Besi. (b) Silikon dan Karbon ... 35
Gambar 3.3. Proses Peleburan Besi Cor ... 36
Gambar 3.4. (a) Proses Pemanasan Cetakan. (b) Pengukuran suhu cetakan sebelum besi cor cair dituang ... 37
xv
Gambar 3.6. (a) Proses Penuangan pada Cup CE Meter. (b) Proses
Penuangan pada Cetakan Permanen ... 38
Gambar 3.7. CE Meter ... 38
Gambar 3.8. Spesimen Didinginkan dengan Udara Bebas ... 39
Gambar 3.9. Mesin Wire Cut (ATMI Solo, 2016) ... 39
Gambar 3.10. Spesimen Setelah Dipotong dengan Mesin Wire Cut . 40
Gambar 3.11. (a) Proses Pengecoran Resin dalam Cetakan Bersama Benda Kerja. (b) Hasil Pengecoran Resin Sebelum Proses Grinding. (c) Hasil Mounting Rata Bidang Siap Untuk Uji Kekerasan ... 41
Gambar 3.12. Mesin Grinding (POLMAN Ceper, 2016) ... 41
Gambar 3.13. Spesimen Hasil Pengecoran. (b) Hasil Pemotongan dengan Menggunakan Wire Cut. (c) Hasil Proses Mounting ... 45
Gambar 3.14. Penentuan Titik-titik yang Akan Diuji Kekerasan ... 46
Gambar 3.15. Prinsip Kerja Vickers Micro Hardness Tester (HV) ... 47
Gambar 3.16. (a) Vickers Micro Hardness Tester. (b) Tampilan Pengoperasian Vickers Micro Hardness Testerpada Monitor ... 47
Gambar 3.17. Olympus Metallurgical Microscope dan Olympus Photomicrographic System (Lab Bahan POLMAN Klaten) ... 49
xvi
Gambar 4.7. Hasil Foto Mikro di Titik A1, A2, A3, A4 dan A5 dengan Pembesaran 200X Disertai Penunjukan Grafitdan Sementit ... 59
Gambar 4.8. Hasil Foto Mikro di TitikB1, B2, B3, B4 dan B5 dengan Pembesaran 200X Disertai Penunjukan Grafitdan Sementit ... 60
Gambar 4.9. Hasil Foto Mikro di TitikC1, C2, C3, C4 dan C5 dengan Pembesaran 200X Disertai Penunjukan Grafitdan Sementit ... 61
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Komposisi Besi Cor ... 16
Tabel 2.2. Perbandingan Struktur pada Sistem Metastabil dengan Stabil ... 25
Tabel 2.3. Kelas besi Cor Kelabu Berdasarkan kekuatan Tarik ... 26
Tabel 2.4. Standar Besi Cor Kelabu Menurut JIS ... 27
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Kekerasan Vickers pada Bagian A ... 55
Tabel 4.2. Hasil Pengujian Kekerasan Vickers pada Bagian B ... 56
Tabel 4.3. Hasil Pengujian Kekerasan Vickers pada Bagian C ... 56
Tabel 4.4. Hasil Pengujian Kekerasan Vickers pada Bagian D ... 57
xviii
DAFTAR SIMBOL
CEV = Carbon Equivalent Value
C = Kandungan Karbon (%)
Si = Kandungan Silikon (%)
