TUGAS AKHIR Pengaruh Pendingin Udara Terhadap Kekerasan Dari Proses Solidifikasi Besi Cor Kelabu Dengan Cetakan Permanen.

i

TUGAS AKHIR

PENGARUH PENDINGIN UDARA TERHADAP KEKERASAN

DARI PROSES SOLIDIFIKASI BESI COR KELABU

DENGAN CETAKAN PERMANEN

Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Dan Syarat-Syarat Guna memperoleh Gelar Sarjana S1 Teknik Mesin FakultasTeknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun :

M.DEBI SETIAWAN

NIM : D200110118

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

ii

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan

judul :

“PENGARUH PENDINGIN UDARA TERHADAP KEKERASAN DARI PROSES SOLIDIFIKASI BESI COR KELABUDENGAN CETAKAN PERMANEN”yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada

jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah

Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau

duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah

dipakai untuk mendapatka ngelar kesarjanaan di lingkungan

Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun,

kecuali yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana

mestinya.

Surakarta, April 2016

Yang menyatakan

iii

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas Akhir berjudul “PENGARUH PENDINGIN UDARA

TERHADAP KEKERASAN DARI PROSES SOLIDIFIKASI BESI COR KELABU DENGAN CETAKAN PERMANEN’’, Telah disetujui oleh Pembimbing dan diterima untuk memenuhi sebagian

persyaratan memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik

Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapka noleh :

Nama : M.DEBI SETIAWAN

NIM :

D200110118

Disetujuipada :

Hari :

Tanggal :

Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping

iv

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas Akhir berjudul berjudul

“

PENGARUH PENDINGIN UDARA

TERHADAP KEKERASAN DARI PROSES SOLIDIFIKASI BESI COR KELABU DENGAN CETAKAN PERMANEN”, telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan telah dinyatakan sah

untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1

pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkanoleh :

Nama : M.DEBI SETIAWAN

NIM : D200110118

Disahkanpada

Hari :

Tanggal :

Tim Penguji :

Ketua : Agus Yulianto,ST. MT …………...

Anggota 1 : Dr. Supriyono …………...

Anggota 2 : Ir. Ngafwan, MT …………...

Dekan KetuaJurusan

v

vi

MOTTO

“Barang siapa yang keluar dalam menuntut ilmu maka ia

adalah seperti berperang di jalan Allah hingga pulang”

(H.R Tirmidzi)

“Orang yang menuntut ilmu berarti menuntut rahmat ; orang

yang menuntut ilmu berarti menjalankan rukun islam dan

pahala yang di berikan sama dengan para nabi”

(HR.Dailani dari Anasr.a)

“Bertakwalah pada Allah, maka Allah akan mengajarimu. Sesungguhnya

Allah Maha Mengetahui segala sesuatu.”

(Surat Al-Baqarah, ayat 282)

“Orang hebat adalah orang yang sanggup lalui kesukaran, tantangan, serta ribuan cacian dan air mata, tidak pernah putus

asa dan selalu berjuang disertai dengan do’a”

vii

Pengaruh Pendingin Udara Terhadap Kekerasan Dari Proses Solidifikasi Besi Cor Kelabu Dengan Cetakan Permanen

M.Debi Setiawan, Agus Yulianto,Supriyono TeknikMesinUniversitasMuhammadiyah Surakarta

Jl. A YaniTromolPos 1 PabelanKartosuro email :setiawandeby67@gmail.com

ABSTRAKSI

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui laju pendinginan pada solidifikasi besi cor kelabu dalam cetakan permanen untuk tapping awal. Penelitian ini menggunakan cetakan permanen besicor ductile (FCD).

Metodologi penelitian ini di lakukan dengan melting besi cor dalam tungku induksi kemudian di tuang pada cetakan FCD yang sudah di preheating dengan suhu tertentu untuk membuat specimen besi cor kelabu kemudian di uji sifat-sifat fisis dan mekanis. Pengujian dalam bentuk cairan besi cor kelabu menggunakan alat uji CE Meter lalu pada specimen besi cor kelabu di uji komposisi kimia dengan spectrometer kemudian di uji kekerasan dan foto mikro yang di ambil dari bagian yang kontak langsung dengan udara dan yang kontak langsung dengan cetakan FCD.

Hasil penelitian berupa grafik yang di peroleh dari CE Meter menunjukkan temperatur 1356.8°C saat proses tapping awal di tuang dalam cetakan di mulai pada grafik yang terbaca CE Meter terjadi penurunan temperatur, pada temperatur liquid 1155.4°C bentuknya masih cair sampai temperatur solid 1113.6°C sehingga di peroleh nilai CEL=4,17% ; C=3,61% ; dan SI=2,21% di mana besi mulai padat namun masih berwarna merah hingga temperatur 1060°C dan mengeras dalam waktu 180 detik, sedangkan hasil uji komposisi kimia dalam bentuk solid atau padat antara lain : Fe 93,46% ; C 3,52% ; Si 1,84% dan unsur lainnya di bawah 1%. Hasil uji struktur mikro bagian spesimen yang di uji kekerasan terlihat grafit dan sementit dan hasil uji kekerasan specimen pada bagian A=137.47, 542.65, 162.21, 173.65, 207,02. B=207.02, 168.06, 159.36, 263.85, 280.43. C=280.43, 206.28, 211.07, 235.28, 682.28. dan D=682.28, 235.37, 215.25, 168.67, 137.47 dan harga kekerasan tertinggi yaitu pada bagian C5 dan D1 sebesar 682.28, sedangkan harga kekerasan terendah yaitu pada bagian A1 dan D5 sebesar 137.47. Berdasarkan data tersebut dapat di simpulkan bahwa setiap bagian mempunyai tingkat kekerasan yang bervariatif, karena setiap titik atau bagian yang di uji mempunyai kandungan carbon yang berbeda-beda. Semakin tinggi kandungan carbon maka akan semakin tinggi tingkat kekerasannya serta mempengaruhi sifat fisis besi cor kelabu.

viii

The Influence Of Air Conditioning Against Violence Of The Process Solidification Cast Iron Gray With Mold Permanent

M.Debi Setiawan, Agus Yulianto,Supriyono

Mechanical Engineering of Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A Yani Tromol Pos 1 Pabelan Kartosuro

email :setiawandeby67@gmail.com

ABSTRACT

This research aims to know the rate of cooling on the solidification of gray cast iron in permanent mould for tapping earlier. This research uses a permanent mold cast iron ductile (FCD).

Methodology this research was done by melting cast iron in induction furnace then pour in the mold of the FCD are already on preheating with a certain temperature for making grey cast iron specimen then tested the physical properties and mechanical. Testing in the form of grey cast iron using a liquid test CE Metres then in grey cast iron specimen in the test chemical composition with the spectrometer then tested the hardness and micro photographs taken of the direct contact with the air and direct contact with the mould the FCD.

Research results in the form of graphs in the get from CE Meter shows the temperature 1356.8 ° C early in the process when tapping pour in mold at the start on the charts unreadable CE Meter temperature decline, at the temperature of liquid 1155.4 ° C liquid temperature until the shape is still solid 1113.6 ° C so that the values obtained in the CEL = 4.17%; C = 3,61%; and SI = 2,21% where the iron starts but still solid red until the temperature of 1060 ° C and harden within 180 seconds, while the chemical composition test results in the form of solid or solid, such as: Fe 93.46%; C 3.52%; SI 1.84% and other elements of under 1%. Test results of specimens that are part of the microstructure in uji violence visible graphite and sementit and hardness test results of specimens at the A = 148.79, 542.65, 162.21, 173.65, 207.02. B = 207.02, 168.06, 159.36, 263.85, 280.43. C = 206.28, 280.43, 211.07, 235.28, 682.28. and D = 682.28, 235.37, 215.25, 168.67, 148.79 and price the highest violence in part C5 and D1 amounting to 682.28, while the lowest rates of violence in parts of the A1 and D5 of 148.79. Based on these data can be conclude that every part has a level of violence that in price, because every point or part that has the content of carbon in the test. The higher the carbon content then it will be the higher level of violence as well as affect the physical properties of grey cast iron.

ix

KATA PENGANTAR

Assalamu‟alaikumWr. Wb.

Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas

berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat

terselesaikan.

Tugas akhir berjudul “Pengaruh Pendingin Udara Terhadap

Kekerasan Dari Proses Solidifikasi BesiCor Kelabu Dengan Cetakan

Permanen“, dapat terselesaikan 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. 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 Dr. Supriyono. 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 member ilmu pengetahuan kepada penulis selama

mengikuti kegiatan kuliah.

6. Bapak dan Ibu tercinta serta adik yang setiap waktu selalu

mendo’akan, member semangat dan dorongan, serta terimakasih atas semua nasehat, bimbingan dan pengorbananmu selama ini

x

do’a dan kasih sayang yang tulus darimu akan selalu mengiringi

langkahku.

7. Sahabat seperjuanganku Teguh Crysti Martanta, Mochamad Rosid,

Mukhammad Ikhwa Ariansyah dan Adi Nugroho terima kasih atas

bantuanya dan atas segala suka dan duka selama penyelesaian

Tugas Akhir ini, semoga persaudaraan tetap terjaga sampai

kapanpun.

8. Diyah Nurul Khasanah terima kasih telah menjadi penyemangat

untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

9. Pemilik PT. Bonjor Jaya Ceper Klaten. Terima kasih telah

menyediakan Tempat untuk pembuatan spesimen ini dan telah

memberikan ilmu yang sangat bermanfat bagi Saya dan

Teman-11. Team rekan – rekan mahasiswa Teknik Mesin angkatan 2011 yang

telah ikut memberi saran dan motivasi.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari

sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun

dari pembaca sangat diharapkan. Harapan penulis semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan orang lain.

Wassalamu‟alaikumWr. Wb.

Surakarta, April 2016

xi

HALAMAN PERSEMBAHAN

Assalamu’alaikum Wr. Wb

Dengan penuh mengharap Ridha Allah SWT, teriring perasaaan

syukur dan sabar yang mendalam serta penghargaan yang tinggi, setelah

berbagai ujian dalam perjuangan yang tak kenal lelah, saya

mempersembahkan Tugas Akhir ini kepada :

1. Bapak dan Ibuku tersayang yang dengan segala Do’a bimbingan, pengertian, perhatian dan kasih sayang, kesabaran, keikhlasan dan

pengorbanan yang sangat besar kepada saya dan adik saya yang

senantiasa mendukung dan memberikan semangat kepada saya

untuk selalu senantiasa berusaha sebaik mungkin.

2. Bapak Agus Yulianto, ST. MT selaku dosen pembimbing utama

tugas akhir yang telah sabar menasehati memberikan bimbingan,

catatan serta meluangkan waktu tenaga, pikiran dan segala

perhatiannya kepada saya sehingga saya selalu bersemangat dan termotivasi untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.

Saya minta maaf jika selama ini saya melakukan kesalahan baik

dalam bimbingan tugas akhir maupun yang lainnya.

3. Bapak Dr. Supriyono selaku dosen pembimbing pendamping tugas

akhir yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan

bimbingan dan arahannya. Saya minta maaf jika selama ini saya

melakukan kesalahan baik dalam bimbingan tugas akhir maupun

lainnya.

4. Teman seperjuangan Tugas Akhir saudara Teguh Crysti Martanta,

Mochamad Rosid, Adi Nugroho, terimakasih atas kerjasama dan

bantuannya.

5. Sahabatku (solidarity Teknik Mesin angkatan 2011 yang selalu

kompak dan saling menyemangati).

xii DAFTAR ISI

Halaman Judul ... i

Pernyataan Keaslian Skrips ... ii

Halaman Persetujuan ... iii

Halaman Pengesahan ... iv

Lembar Motto ... v

Abstraksi ... vii

Abstract ... viii

Kata Pengantar ... ix

Halaman Persembahan ... xi

Daftar Isi ... xii

Daftar Gambar ... xv

Daftar Tabel ... xvii

Daftar Simbol ... xviii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 .Latar Belakang Penelitian ... 1

1.2 .Rumusan Masalah ... 3

1.3 .Batasan Masalah ... 3

1.4 .Tujuan Penelitian ... 3

1.5 .Manfaat Penelitian ... 4

1.6 Metode Penelitian ... 4

1.7 Sistematika Penulisan ... 6

xiii

2.1 Tinjauan Pustaka ... 8

2.2 Dasar Teori ... 10

2.2.1.Tanur Indusksi ... 10

2.2.2. Cetakan Permanen (Permanent Mold) ... 10

2.2.3. Pengecoran Logam ... 11

2.2.4. Solidifikasi logam ... 12

2.2.5 Klasifikasi Besi Cor ... 12

2.2.6. Besi Cor Paduan ... 15

2.2.7. Pengaruh Kandungan Unsur Pada Struktur Besi Cor ... 16

2.2.8. Diagram Keseimbangan Besi-Karbon ... 18

2.2.9. Diagram Transformasi Untuk Pendinginan CCT (Contonuous Cooling Tranformation) ... 21

2.2.10. Carbon Equivalent Value (CE) ... 22

2.2.11. Struktur Mikro Besi Cor ... 22

2.2.12. Sifat Fisis Pada Besi Cor Kelabu ... 25

2.2.13. Sifat Mekanis Pada Besi Cor Kelabu ... 27

BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 30

3.2. Studi Literature dan Survei Lapangan ... 31

3.3. Penyiapan Alat dan Bahan ... 31

3.3.1. Alat ... 31

xiv

3.4. Langkah Pembuatan Spesimen ... 32

3.5. Persiapan Benda Uji ... 38

3.6. Pengujian Spesimen ... 42

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Analisa Hasil Penelitian dan Pembahasan ... 50

4.1.1. Pengujian CE Meter ... 50

4.1.2. Pengujian Kekerasan (Micro Vickers) ... 52

4.1.3. Pengujian Metalografi (Foto Mikro) ... 57

4.1.4. Pengujian Komposisi Kimia ... 62

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 64

5.2. Saran ... 64

DAFTAR PUSTAKA

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Tungku Induksi ... 10

Gambar 2.2 Mold (Cetakan) ... 11

Gambar 2.3 Diagram Keseimbangan Besi-Karbon ... 18

Gambar 2.4 Diagram CCT untuk Besi Cor ... 21

Gambar3.1 Diagram Alir Penelitian ... 30

Gambar3.2 (a) Gram Besi. (b) Silikon dan Karbon ... 33

Gambar 3.3 Proses Peleburan Besi Cor ... 34

Gambar 3.4 (a) Proses Pemanasan Cetakan. (b) Pengukuran Temperatur Cetakan ... 35

Gambar 3.5 Penuangan Besi Cor Cair ... 35

Gambar 3.6 (a) Proses Penuangan Pada Cup. (b) Proses Penuangan Pada Cetakan ... 36

Gambar 3.7 CE Meter ... 36

Gambar 3.8 Spesimen Didinginkan Dengan Udara Bebas ... 37

Gambar 3.9 Mesin Wire Cut ... 37

Gambar 3.10 Spesimen Setelah Di Potong Dengan Mesin Wire Cut 38

Gambar 3.11 Proses Pembuatan Mounting ... 39

Gambar 3.12 Mesin Grinding ... 39

Gambar 3.13 Permukaan Yang di Uji Kekerasan ... 43

xvi

Gambar 3.15 Prinsip Kerja Vickers Micro Hardness Tester ... 45

Gambar 3.16 Alat Uji Vickers Micro Hardness Tester ... 45

Gambar 3.17 Olympus Metallurgical Microscope dan Olympus Pothomicrographic System ... 47

Gambar 3.18 Spectrometer ... 49

Gambar 3.19 Posisi Benda Uji Pada Spectrometer ... 49

Gambar 4.1 Grafik Hasil Uji Peleburan ... 50

Gambar 4.2 Bagian Yang Diuji Kekerasan ... 52

Gambar 4.3 Diagram Harga Kekerasan Bagian A ... 53

Gambar 4.4 Diagram Harga Kekerasan Bagian B ... 54

Gambar 4.5 Diagram Harga Kekerasan Bagian C ... 55

Gambar 4.6 Diagram Harga Kekerasan Bagian D ... 56

Gambar 4.7 Gambar Foto Mikro Bagian A Titik A1 sampai A5 ... 57

Gambar 4.8 Gambar Foto Mikro Bagian B Titik B1 sampai B5 ... 58

Gambar 4.9 Gambar Foto Mikro Bagian C Titik C1 sampai C5 ... 59

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Standar Besi Cor Kelabu Menurut JIS ... 13

Tabel 4.1 Hasil Pengujian KekerasanVickers Pada Bagian A ... 53

Tabel 4.2 Hasil Pengujian KekerasanVickers Pada Bagian B ... 54

Tabel 4.3 Hasil Pengujian KekerasanVickers Pada Bagian C ... 54

Tabel 4.4 Hasil Pengujian KekerasanVickers Pada Bagian D ... 55

xviii

DAFTAR SIMBOL

CEV = Carbon Equivalent Value

C = Kandungan Karbon (%)

Si = Kandungan Silikon (%)