Analisa Penyusutan, Density, Dan Cacat Coran Pada Hasil Pengecoran Cetakan Permanen Handpress Kancing Bungkus Dengan Material Besi Cor Kelabu Menggunakan Pasir Cetak

(1)

TUGAS AKHIR

ANALISA PENYUSUTAN, DENSITY, DAN CACAT CORAN PADA HASIL PENGECORAN CETAKAN PERMANEN HANDPRESS KANCING BUNGKUS DENGAN MATERIAL BESI COR KELABU

MENGGUNAKAN PASIR CETAK

Disusun Sebagai Syarat Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh:

BAGAS PATRIA NUGRAHA NIM : D200150208

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

vi

MOTTO & PESAN

“Boleh jadi kamu membenci sesuatun padahal ia amat baik bagi kamu. Dan boleh jadi kamu mencintai sesuatu, padahal ia amat buruk bagi

kamu. Allah mengetahui sedangkan kamu tidak mengetahui”. (Q.S Al-Baqarah:216)

“Barang siapa bersungguh – sungguh, sesungguhnya kesungguhannya itu adalah untuk dirinya sendiri”.

(Qs.al-Ankabut:6)

“Suatu pengetahuan (ilmu), kalaupun tidak bermanfaat untukmu, tidak akan membahayakanmu”

(7)

vii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Karya sederhana ini kupersembahkan kepada :

1. Allah SWT, atas rahmat, bimbingan dan hidayah-Nya, meskipun hamba-Nya melakukan dosa, lalai terhadap Allah, Allah masih memberikan kesempatan untuk memperbaiki diri dan bertaubat. 2. Ibu dan Bapak, atas do’a dan ridho darimu. Akhirnya satu amanah

terselesaikan dan sekarang berlanjut ke amanah lain yang Insya Allah keberkahan sudah siap didepan mata.

(8)

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul " ANALISA PENYUSUTAN, DENSITY, DAN CACAT CORAN PADA HASIL PENGECORAN CETAKAN PERMANEN

HANDPRESS KANCING BUNGKUS DENGAN MATERIAL BESI COR

KELABU MENGGUNAKAN PASIR CETAK".

Tujuan penulisan tugas akhir ini sebagai syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik di program studi Teknik Mesin Fakutas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Pada pembuatan tugas akhir ini tidak mungkin dicapai tanpa adanya dukungan, bantuan, bimbingan, semangat dan nasihat dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati penulis ucapkan terimakasih khususnya kepada: 1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D., IPM selaku dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Ir. H. Subroto, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, M.T., selaku Sekertaris Jurusan Teknik Mesin UMS.

4. Bapak Agus Yulianto, S.T., M.T., selaku Pembimbing Tugas Akhir sekaligus guru bagi saya, yang mana telah mengarahkan, membantu dan membimbing selama pengerjaan tugas akhir ini.

(9)

(10)

x

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui temperatur, waktu pendinginan, dan perubahan unsur dengan alat CE Meter, mengetahui densitas, mengetahui sifat fisis dan mekanis, mengetahui penyusutan, mengetahui komposisi kimia, dan mengetahui cacat coran.

Metode penelitian yang digunakan dalam pengujian ini adalah besi cor kelabu sebagai bahan pembuatan cetakan, pasir yang digunakan dalam pembuatan cetakan adalah pasir ladu atau pasir sungai.

Hasil yang didapatkan dari pengujian ini adalah Carbon Equivalent Value yaitu 4,29% sehingga disebut hipoeutektik. Nilai density pada hasil coran sebesar produk samping (A) 6,84 grlcm3, produk samping (B) 6,89gr/cm3, dan produk bawah 7,37gr/cm3. Kekerasan rata-rata pada beberapa titik mencapai 78,72 HRB. Pada strukur mikro terlihat sebagian grafit berbentuk serpihan, yang menyebabkan keuletan menjadi rendah. Untuk komposisi kimia pada hasil coran terdiri dari 19 unsur dengan 4 unsur yang paling dominan yaitu karbon (C) 3,47%, silikon (Si) 2,41%, mangan (Mn) 0,43% dan tembaga (Cu) 0,26%. Penyusutan pola (A) 1,86%, pola (B) 2,61%, dan pola bawah 6,15%. Sedangkan cacat coran yang terjadi melalui pengamatan visual adalah cacat lubang jarum dan cacat salah alir.

Kata Kunci : Pengecoran Logam, Besi Cor Kelabu, Density, Penyusutan, Komposisi Kimia, Cacat Coran

(11)

xi

ABSTRACT

This study aims to determine the temperature, cooling time, and elemental changes with a CE Meter, determine the density, know the physical and mechanical properties, find out the shrinkage, and determine the defects of castings.

The research method used in this test is gray cast iron as a material for making molds, the sand used in making molds is sand or river sand.

The results obtained from this test are Carbon Equivalent Value which is 4,29% so it is called hypoeutectic.The value of the density in the results of castings by side products (A) 6.84 grlcm3, side products (B) 6.89gr

/cm3, and bottom products 7.37gr cm3. The average hardness at some

points reached 78,72 HRB. In the microstructure, some graphite is formed in the form of splinter, which causes low ductility. For the chemical

composition of the castings, there are 19 elements with 4 most dominant elements, namely carbon (C) 3,47%, silicon (Si) 2,41%, manganese (Mn) 0,43% and copper (Cu) 0, 26%. Shrinkage pattern (A) 1,86%, pattern (B) 2,61%, and bottom pattern 6,15%. While cast defects that occur through visual observation are pinhole defects and wrong flow defects.

Key Word : Metal Casting, Gray Cast Iron, Density, Shrinkage, Physical and Mechanical Properties, Casting Defects

(12)

xii DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ... v

MOTTO & PESAN ... vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ... vii

KATA PENGANTAR ... viii

ABSTRAK ... x

ABSTRACT ... xi

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR TABEL ... xvii

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Rumusan Masalah ... 2 1.3. Tujuan Penelitian ... 3 1.4. Batasan Masalah ... 3 1.5. Manfaat Penelitian ... 4 1.6. Sistem Penulisan ... 4

BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka ... 6

2.2. Dasar Teori ... 8

2.2.1. Reverse Engineering ... 8

2.2.2. Proses Pengecoran ... 9

2.2.3. Macam – Macam Besi Cor ... 11

(13)

xiii

2.2.5. Pasir Cetak ... 17

2.2.6. Macam-Macam Pasir Cetak ... 18

2.2.7. Macam-Macam Pengikat Pasir Cetak. ... 18

2.2.8. Penyusutan Logam ... 19

2.2.9. Macam-Macam Cacat Coran ... 19

2.2.10. Cacat pada Coran ... 20

2.3. Sifat Fisis dan Mekanis ... 22

2.3.1. Struktur Mikro ... 22

2.3.2. Kekerasan Rockwell ... 23

2.3.3. Komposisi Kimia ... 27

BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 28

3.2. Tempat Penelitian ... 29

3.3. Alat Dan Bahan ... 29

3.3.1. Alat ... 29 3.3.2. Bahan ... 35 3.4. Prosedur penelitian ... 38 3.4.1. Pembuatan Cetakan ... 38 3.4.2. Peleburan Logam ... 43 3.4.3. Penuangan Logam ... 43 3.4.4. Pembongkaran Cetakan ... 44 3.4.5. Pengujian CE Meter ... 45 3.4.6. Perhitungan Density ... 46

3.4.7. Pengamatan Struktur Mikro ... 46

3.4.8. Pengujian Kekerasan ... 47

3.4.9. Pengujian Komposisi Kimia ... 47

3.4.10. Perhitungan Penyusutan ... 48

3.4.11. Pengujian Pengamatan Visual ... 49

BAB IV DATA DAN ANALISIS 4.1. Hasil Uji dan Pembahasan Pengujian CE Meter ... 50

(14)

xiv

4.3. Hasil Uji dan Pembahasan Struktur Mikro ... 53

4.4. Hasil Uji dan Pembahasan Kekerasan Rockwell ... 55

4.5. Hasil Uji dan Pembahasan Komposisi Kimia ... 56

4.6. Perhitungan Penyusutan ... 57

4.7. Analisa Pengujian Visual ... 59

4.7.1. Hasil Pengujian Visual... 59

4.7.2. Pembahasan Pengujian Visual ... 60

BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan ... 62

5.2. Saran ... 63 DAFTAR ISI

(15)

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Proses Pembuatan Benda Coran... 10

Gambar 2.2. Struktur Besi Cor Kelabu ... 11

Gambar 2.3. Struktur Besi Cor Putih ... 12

Gambar 2.4. Struktur Besi Cor Nodular ... 12

Gambar 2.5. Struktur Besi Cor Malleable ... 13

Gambar 2.6. Diagram Fasa Fe₃C ... 14

Gambar 2.7. Cacat Lubang – Lubang ... 21

Gambar 2.8. Cacat Salah Alir ... 21

Gambar 2.9. Cacat Deformasi ... 22

Gambar 2.10. Proses Pengamatan Pada Struktur Mikro ... 23

Gambar 2.11. Prinsip Uji Kekerasan Rockwell... 24

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 28

Gambar 3.2. Kerangka Cetak ... 29

Gambar 3.3. Tabung Silinder ... 30

Gambar 3.4. Lanset ... 30

Gambar 3.5. Kowi ... 30

Gambar 3.6. Tungku Induksi ... 31

Gambar 3.7. Sekop ... 31

Gambar 3.8. Ladel ... 32

Gambar 3.9. Timbangan Digital ... 32

Gambar 3.10. Gelas Ukur ... 33

Gambar 3.11. Alat Uji CE Meter ... 33

Gambar 3.12. Alat Uji Struktur Mikro ... 34

Gambar 3.13. Alat Uji Kekerasan Rockwell ... 34

Gambar 3.14. Alat Uji Spektrometer ... 35

Gambar 3.15. Besi Cor Bekas ... 35

Gambar 3.16. Silikon ... 36

(16)

xvi

Gambar 3.18. Geram ... 37

Gambar 3.19. Pasir Ladu ... 37

Gambar 3.20. Pola ... 37

Gambar 3.21. Air Tetes Tebu... 38

Gambar 3.22. Calcium Carbonate ... 38

Gambar 3.23. Mempersiapkan kerangka cetak ... 39

Gambar 3.24. Memasukkan Pola Kedalam Pasir Cetak ... 39

Gambar 3.25. Membersihkan Pasir Pada Pola ... 39

Gambar 3.26.Meletakkan Kerangka Cetakan Diatas Pola yang Sudah Ditaburi Calsium Carbonate ... 40

Gambar 3.27. Meletakkan Tabung Silinder dan Saluran Buang ... 40

Gambar 3.28. Mengisi Cetakan dengan Pasir yang telah Ditambahkan Bahan Pengikat ... 41

Gambar 3.29. Mencabut Tabung Silinder dan Saluran Buang ... 41

Gambar 3.30. Pengangkatan Cetakan Atas ... 41

Gambar 3.31. Pembuatan Saluran Masuk ... 42

Gambar 3.32. Pengangkatan Pola ... 42

Gambar 3.33. Menutup Bagian Atas Cetakan ... 43

Gambar 3.34. Peleburan Logam ... 43

Gambar 3.35. Pengukuran Suhu Dengan Alat CE Meter ... 44

Gambar 3.36. Penuangan Cairan Besi Cor ... 44

Gambar 3.37. Pembongkaran Cetakan ... 45

Gambar 4.1. Grafik hasil uji CE Meter ... 50

Gambar 4.2. Foto Struktur Mikro Pada Pembesaran 100x Sebelum Dietsa ... 53

Gambar 4.3. Foto Struktur Mikro Pada Pembesaran 100x Setelah Dietsa ... 54

Gambar 4.4. Foto Struktur Mikro Pada Pembesaran 200x ... 54

Gambar 4.5. Cacat Lubang Jarum ... 60

(17)

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Penyusutan Bahan Cor ... 19

Tabel 2.2. Rentang Kekerasan yang Digunakan dalam Verifikasi dengan Metode Blok Uji Standar ... 24

Tabel 2.3. Skala Pada Pengujian Kekerasan Rockwell ... 25

Tabel 2.4. Aplikasi Khas Skala Kekerasan Rockwell ... 26

Tabel 4.1. Harga Kekerasan Rockwell Pada Spesimen ... 55

Tabel 4.2. Hasil Uji Komposisi kimia ... 56

Tabel 4.3. Volume Asli dan Produk ... 57