TUGAS AKHIR
PENGARUH PREHEATING PADA CETAKAN PERMANEN
TERHADAP DISTRIBUSI KEKERASAN GRINDING CYL
DENGAN MATERIAL BESI COR KELABU
Disusun Sebagai Syarat Untuk Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta Disusun Oleh :
DWI SYAIKHU MARTHA DINATA NIM : D 200 120 052
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
ii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir dengan judul “PENGARUH PREHEATING PADA CETAKAN PERMANEN TERHADAP DISTRIBUSI KEKERASAN GRINDING CYL
DENGAN MATERIAL BESI COR KELABU”, yang dibuat sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana pada Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari penelitian atau skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau digunakan untuk mendapatkan gelar sarjana di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana mestinya.
Surakarta, ...2017 Yang menyatakan,
iii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas Akhir yang berjudul “PENGARUH PREHEATING PADA CETAKAN PERMANEN TERHADAP DISTRIBUSI KEKERASAN
GRINDING CYL DENGAN MATERIAL BESI COR KELABU” Disusun
Sebagai Syarat Untuk Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
Nama : DWI SYAIKHU MARTHA DINATA
NIM : D 200 120 052
Telah disetujui dan disahkan pada : Hari :
Tanggal :
Mengetahui,
Pembimbing Utama ,
Agus Yulianto, ST, MT. Rabu
iv
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir yang berjudul “PENGARUH PREHEATING PADA CETAKAN PERMANEN TERHADAP DISTRIBUSI KEKERASAN
GRINDING CYL DENGAN MATERIAL BESI COR KELABU” Disusun
Sebagai Syarat Untuk Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Disusun oleh :
Nama : DWI SYAIKHU MARTHA DINATA
Nim : D 200 120 052
Ir. Sri Sunarjono, M.T.,Ph.D.
Ketua Jurusan,
Tri Widodo B.R, S.T., M.Sc., Ph.D. Rabu
vi
HALAMAN MOTTO
َع ِحْرَي ىَتَح ِ هَا ِلْيِبَس ىِف َن َك ِ ْ ِعْلا ِ َ َط ىِف َجَرَخ ْنَم “Barang siapa yang keluar dalam menuntut ilmu maka ia adalah
seperti berperang di jalan Allah hingga pulang”.
(#H.R. Tirmidzi)
دَج َو ّدَج
نَم
„‟Barang siapa bersungguh-sungguh maka dia akan berhasil„‟ “It ain‟t how hard you hit...It‟s about how hard you can get hit and
keep moving forward. How much you can take and keep moving forward. That‟s how winning is done!”.
(#Rocky Balboa, Sylvester Stallone)
“Jika dalam sehari kita merasa beruntung, itulah salah satu doa dari orang tua kita dikabulkan oleh Allah”.
(#Penulis)
“Barang siapa yang mengamalkan yang diketahuinya maka Allah menganugrahkan ilmu yang belum diketahuinya”
(#Shihab, 1994: 439)
“Allah akan meninggikan derajat orang-orang yang beriman
vii
PENGARUH PREHEATING PADA CETAKAN PERMANEN TERHADAP DISTRIBUSI KEKERASAN GRINDING CYL
DENGAN MATERIAL BESI COR KELABU Dwi Syaikhu Martha Dinata, Agus Yulianto
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1, Pabelan, Surakarta
Email : mdinata126@gmail.com
ABSTRAK
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. Hasil uji struktur mikro bagian spesimen yang di uji kekerasan terlihat grafit dan sementit dan hasil uji kekerasan spesimen pada bagian A= 82.54, 90.15, 91.27, 87.60 dan 86.09 HRB. B=86.60, 90.44, 90.03, 88.77 dan 88.60 HRB. C=92.07, 96.20, 96.66, 88.38 dan 90.83 HRB. dan D= 96.12, 92.85, 92.28, 93.81 dan 94.50 HRB. Sehingga harga kekerasan tertinggi yaitu pada bagian C3 sebesar 96,66 HRB, sedangkan harga kekerasan terendah yaitu pada bagian A1 sebesar 82,54 HRB. Pada hasil pengujian peleburan logam menggunakan CE meter diperoleh temperatur awal 1260.30C, temperatur liquid 1121.30C, temperatur solid 1118.70C sehingga di peroleh nilai CEL=4,47% ; C=3,98% ; dan SI=1,86% 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 93,26% ; C 3,06% ; Si 1,80% dan unsure lainnya di bawah 1%. 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.
Kata kunci :besi cor kelabu FC150, kekerasan, ce meter, komposisi
viii
PENGARUH PREHEATING PADA CETAKAN PERMANEN TERHADAP DISTRIBUSI KEKERASAN GRINDING CYL
DENGAN MATERIAL BESI COR KELABU Dwi Syaikhu Martha Dinata, Agus Yulianto
Mechanical Engineering University of Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos 1, Pabelan, Surakarta Email : mdinata126@gmail.com
ABSTRACK
The purpose of this research is to know the influence of preheating on permanent mold cast iron ductile temperature physical properties of 4000C against mechanicaland grey cast iron. The freezing gray cast iron is monitored with CE and hardened after going throuht some test of metal, among other: metalografi test, hardness and chemical composition test. The research of using grey cast iron material. Of specimens this grey cast iron to be determined 4-point test to find out the physical and mechanical properties in some predetermined point. Testing chemical composition using standard JIS.
The test result show the influence of preheating with temperature 400oC on permanent mold cast iron ductile cast iron grey material. Test result of specimen that are part of microstructure in hardness test visible graphite and sementite and hardness test results of specimens at the A= 101,09, 90,15, 91,27, 87,60 and 86,09 HRB. B= 86,60, 90,44, 90,03, 92,97 and 88,60 HRB. C= 92.07, 96.20, 96.66, 88.38 and 90.83 HRB. and D= 102. 58, 92.85, 92.28, 93.81 and 94.50 HRB, and price the highest hardness in C3 of 96,66 HRB, while the lowest rates of hardness in parts of the A1 of 82,54 HRB. On the results of testing metal foundries use CE metres obtained initial temperature of 1260.30C, 1121.30C, liquid temperature the temperature of the solid 1118.70C so that’s earned value CEL = 4,47%, C = 3,98%, and Si = 1,86% where the iron starts but still solid red until the temperature of 10600C and harden within 180 seconds, while the chemical composition test results in the form of solid or solid follows: 93,26% Fe, C 3,06%, Si 1,80% and other elements of under 1%. On the results of the test chemical composition there are 20 chemical elements with different levels and observation of microstructure discover the structure of graphite and cementite. From thr results of these tests can noted that is formed is a grey cast iron FC 150 with JIS Standards.
Keyword : grey cast iron FC150, violence, ce meters, chemical
ix
HALAMAN PERSEMBAHAN
Assalamu’alaikum Wr.Wb
Syukur Alhamdulillah,dipanjatkan kehadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-Nya, Beserta Rasulnya. Alhamdulillah penulis selalu bersyukur ataskemampuan sederhana yang dimiliki. Rasa bangga, terharu, serta bahagia atas karunia dan kemudahan yang Engkau berikan akhirnya skripsi yang sederhana ini dapat terselesaikan. Kupersembahkan karya sedrhana ini kepada orang yang sangat kukasihi dan kusayangi.
„‟Ayahanda dan Ibunda Tercinta‟‟
x
„‟Adik dan Kakakku Tersayang‟‟
Terima kasih untuk adikku (Inggit Maharani) dan kakakku (Dini Cynthia Lestari) tersayang, tingkah nakalmu terkadang membuat jengkel tetapi atas doa dan dukungan kalian membuat adik dan kakakmu ini menjadi lebih semangat untuk menyusun skripsi hingga selesai. Mohon maaf apabila kakak dan adikmu ini belum dapat menjadi panutan yang baik tetapi akan berusaha menjadi kakak atau adik yang terbaik.
„‟My Best Friend‟s‟‟
xi
„‟Dosen Pembimbing Tugas Akhirku‟‟
xii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr.Wb
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 PREHEATING PADA CETAKAN PERMANEN TERHADAP DISTRIBUSI KEKERASAN GRINDING CYL DENGAN MATERIAL BESI COR KELABU” dengan baik dan tepat pada waktunya.Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Allah SWT, atas segala limpahan rahmatnya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Tri Widodo Besar R, ST.,M.Sc.,Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, M.T. selaku Koordinator Tugas Akhir. 4. Bapak Agus Yulianto, ST, MT. selaku Dosen Pembimbing utama
Tugas Akhir yang telah banyak memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis.
5. Bapak Ir. Bibit Sugito, MT. selaku dosen Pembimbing Akademik yang memberikan arahan dan semangat kepada penulis.
xiii
7. Kedua orang tua serta semua keluarga yang telah membesarkan, mendo’akan memotivasi serta membiayai semua kebutuhan penulis
sampai sekarang.
8. Sahabat dalam penelitian maupun penulisan Husen Muhammad Assrofi dan Muhammad Endi Nurrohman.
9. Rekan-rekan Teknik Mesin khususnya angkatan 2012 dan semua pihak yang telah membantu dalam penelitian penulisan Laporan Tugas Akhir ini baik moril maupun materiil.
Semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak dan juga bisa menjadi referensi untuk laporan-laporan yang akan dilakukan di kemudian hari.
Akhirnya apabila ada kritik dan saran yang sifatnya membangun akan penulis terima dengan senang hati demi sempurnanya laporan ini. Wassalamu’alaikum Wr.Wb
Surakarta, 2017
xiv
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
LEMBAR SOAL TUGAS ... v
HALAMAN MOTTO ... vi
ABSTRAK ... vii
HALAMAN PERSEMBAHAN ... ix
KATA PENGANTAR ... xii
DAFTAR ISI ... xiv
DAFTAR GAMBAR ... xvii
DAFTAR TABEL ... xix
DAFTAR SIMBOL ... xx
DAFTAR LAMPIRAN ... xxi
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Batasan Masalah ... 3
1.4 Tujuan Penelitian ... 3
1.5 Manfaat Penelitian ... 3
1.5 Sistematika Penulisan Laporan ... 4
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka ... 6
2.2 Dasar Teori ... 8
2.2.1 Tanur Induksi ... 8
xv
2.2.3 Pasir Cetak CO2 ... 10
2.2.4 Cetakan Permanen ... 11
2.2.5 Pengecoran Logam ... 14
2.2.6 Solidifikasi Logam ... 14
2.2.7 Klasifikasi Besi Cor ... 15
2.2.8 Besi Cor Paduan ... 17
2.2.9 Pengaruh Kandungan Unsur ... 18
2.2.10 Diagram Keseimbangan Besi Cor ... 20
2.2.11 Diagram Trasformasi untuk Pendinginan CCT ... 23
2.2.12 Carbon Equivalent Value ... 24
2.2.13 Struktur Mikro Besi Cor ... 24
2.2.14 Sifat Fisis pada Besi Cor Kelabu... 26
2.2.15 Sifat Mekanis pada Besi Cor Kelabu ... 28
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 31
3.2 Alat dan Bahan ... 32
3.2.1 Alat ... 32
3.2.2 Bahan ... 35
3.3 Proses Pengecoran Paduan Besi Cor Kelabu... 36
3.3.1 Besi Cor Kelabu ... 36
3.4 Persiapan Benda Uji ... 40
3.5 Pengujian Spesimen ... 43
3.5.1 Pengujian Kekerasan ... 43
3.5.2 Pengamatan Struktur Mikro ... 45
3.5.3 Pengujian Komposisi Kimia ... 47
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian ... 50
4.1.1 Hasil Uji CE Meter ... 50
xvi
4.1.3 Hasil dan Pembahasan Foto Mikro ... 57 4.1.4 Penelitian Komposisi Kimia ... 62
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ... 63 5.2 Saran ... 64 DAFTAR PUSTAKA
xvii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tungku Induksi (CV. Bonjor Jaya Klaten 2017) ... 9
Gambar 2.2 Pasir Cetak CO2 ... 11
Gambar 2.3 Cetakan Permanen ... 13
Gambar 2.4 Diagram Keseimbangan Besi Cor ... 20
Gambar 2.5 Diagram CCT Untuk Besi Cor (ASM Handbook, volume 4: Heat Treating, 1991) ... 23
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 31
Gambar 3.2 Tungku Induksi ... 32
Gambar 3.3 CE Meter ... 32
Gambar 3.4 Cetakan (FCD) ... 32
Gambar 3.5 Frame ... 33
Gambar 3.6 Pyrometer ... 33
Gambar 3.7 Mesin Amplas... 33
Gambar 3.8 Alat Pengujian Micro Rockwell ... 34
Gambar 3.9 Alat Uji Komposisi Kimia ... 34
Gambar 3.10 Alat Uji Foto Mikro ... 34
Gambar 3.11 Wire Cut ... 35
Gambar 3.12 Pemanasan dengan Arang ... 36
Gambar 3.13 Pelapisan Cetakan dengan Karbon... 36
Gambar 3.14 Penuangan Logam Cair ke Cup CE Meter ... 37
Gambar 3.15 Penuangan Logam Cair ke Cetakan ... 37
Gambar 3.16 Proses Solidifikasi ... 38
Gambar 3.17 Pendinginan dengan Udara Bebas ... 38
Gambar 3.18 Hasil Cetakan ... 38
Gambar 3.19 Gambar Teknik Potongan Spesimen ... 39
Gambar 3.20 Hasil Pemotongan dengan Wire Cut ... 39
Gambar 3.21 Proses Preparasi ... 40
xviii
Gambar 3.23 Prinsip Kerja Rockwell Hardness Tester (HRB) ... 45
Gambar 3.24 Pengujian Kekerasan Rockwell Hardness Tester (Lab. Bahan POLMAN Klaten, 2017) ... 45
Gambar 3.25 Olympus Metalurgical Microscope dan Olympus Photomicrographic System (Lab. POLMAN Klaten, 2017)... 47
Gambar 3.26 Pemasangan Spesimen ke Detector ... 49
Gambar 3.27 Spectrometer (Lab Bahan POLMAN Klaten, 2017) ... 49
Gambar 4.1 Grafik Hasil Uji Peleburan ... 50
Gambar 4.2 Bagian yang di Uji Kekerasan (Rockwell) ... 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 Hasil Foto Mikro Bagian A1,A2,A3,A4,A5 dengan Pembesaran 200x ... 58
Gambar 4.8 Hasil Foto Mikro Bagian B1,B2,B3,B4,B5 dengan Pembesaran 200x ... 58
Gambar 4.9 Hasil Foto Mikro Bagian C1,C2,C3,C4,C5 dengan Pembesaran 200x ... 59
xix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Standar Besi Cor Kelabu Menurut JIS ... 16 Tabel 4.1 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell tanpa Preheating
pada Bagian A. ... 53 Tabel 4.2 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell
menggunakan Preheating pada Bagian A. ... 53 Tabel 4.3 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell tanpa Preheating
pada Bagian B. ... 54 Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell
menggunakan Preheating pada Bagian B ... 54 Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell tanpa Preheating
pada Bagian C ... 55 Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell
menggunakan Preheating pada Bagian C ... 55 Tabel 4.7 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell tanpa Preheating
pada Bagian D ... 56 Tabel 4.8 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell
menggunakan Preheating pada Bagian D ... 56 Tabel 4.9 Standart Deviasi Kekerasan Rockwell
tanpa Preheating ... 57
Tabel 4.10 Standart Deviasi Kekerasan Rockwell
xx
DAFTAR SIMBOL
CEV = Carbon Equivalent Value
C = Total Kandungan Karbon (%) Si = Kandungan Silikon (%)
xxi
DAFTAR LAMPIRAN
ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences
Pengujian Metalografi
Pengujian Kekerasan Rockwell
