i
TUGAS AKHIR
STUDI PENGECORAN ALUMINIUM DENGAN METODE
CENTRIFUGAL CASTING
DENGAN VARIASI KEMIRINGAN
CETAKAN 0˚, 15˚, 30˚ TERHADAP KOMPOSISI KIMIA,
DENSITY
, POROSITAS DAN STRUKTUR MIKRO
Tugas Akhir Ini Disusun Sebagai Syarat Untuk Menyelesaikan Program Studi Strata I Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh : MAMIK SRIYANI NIM : D200160235
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
ii
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Mamik Sriyani NIM : D200160235
Fakultas/Jurusan : Teknik/Teknik Mesin
Judul : Studi Pengecoran Aluminium Dengan Metode Centrifugal Casting Dengan Variasi Kemiringan Cetakan 0˚, 15˚, 30˚ Terhadap Komposisi Kimia, Density, Porositas Dan Struktur Mikro
Menyatakan bahwa Tugas Akhir ini merupakan karya tulis yang penulis buat sendiri sebagai syarat memperoleh gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, kecuali beberapa sumber kutipan dan ringkasan yang telah penulis cantumkan sebagaimana mestinya dalam karya tulis ini.
Surakarta, 1 Agustus 2020 Yang menyatakan
iii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas Akhir berjudul “Studi Pengecoran Aluminium Dengan Metode Centrifugal Casting Dengan Variasi Kemiringan Cetakan 0˚, 15˚, 30˚ Terhadap Komposisi Kimia, Density, Porositas Dan Struktur Mikro” telah disetujui oleh pembimbing Tugas Akhir untuk dipertahankan di depan dewan penguji sebagai syarat untuk memperoleh gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
Nama : MAMIK SRIYANI NIM : D200160235 Disetujui pada : Hari : Sabtu Tanggal : 6 Agustus 2020 Pembimbing Tugas Akhir Patna Partono, S.T., MT.
iv
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir berjudul “Studi Pengecoran Aluminium Dengan Metode Centrifugal Casting Dengan Variasi Kemiringan Cetakan 0˚, 15˚, 30˚ Terhadap Komposisi Kimia, Density, Porositas Dan Struktur Mikro” telah dipertahankan dihadapan Dewan Penguji dan telah dinyatakan sah untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
Nama : Mamik Sriyani NIM : D200160235 Disahkan pada :
Hari : Tanggal : Dewan Penguji :
Ketua : Patna Partono, S.T., M.T. ( ) Anggota 1 : Ir. Agus Dwi Anggono, S.T., M.Eng., Ph.D. ( ) Anggota 2 : M. Syukron, S.T, M.Eng, Ph.D. ( )
Dekan Fakultas Teknik Ketua Jurusan Teknik Mesin
v
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR
Berdasarkan Surat Keputusan Rektor Universitas Muhammadiyah Surakarta : Nomor 029/II/2020, Tanggal 20 Februari 2020 tentang Pembimbing Tugas Akhir dengan ini :
Nama : Patna Partono, S.T.,MT. Pangkat/Jabatan : Asisten Ahli
Kedudukan : Pembimbing Utama
Memberikan soal tugas akhir kepada mahasiswa : Nama : Mamik Sriyani
Nomor Induk : D200160235 Jurusan/Semester : Teknik Mesin / 8
Judul/Topik : Studi Pengecoran Aluminium Dengan Metode
Centrifugal Casting Dengan Variasi Kemiringan
Cetakan 0˚, 15˚, 30˚ Terhadap Komposisi Kimia,
Density, Porositas Dan Struktur Mikro
Rincian Soal/Tugas : Pembuatan benda dengan bahan utama Aluminium piston bekas dengan metode pengecoran centrifugal
casting yang kemiringan cetakan divariasikan
menjadi sudut 0˚, 15˚, 30˚. Kemudian dilakukan pengujian komposisi kimia, density, porositas dan struktur mikro.
Demikian soal tugas akhir ini dibuat untuk dapat dilaksanakan sebagaimana mestinya.
Surakarta, 27 Februari 2020 Pembimbing
Patna Partono, S.T., M.T.
Keterangan :
Dibuat Rangkap Tiga (3) 1. Untuk kajur (Koordinator TA) 2. Untuk pembimbing Tugas Akhir 3. Untuk mahasiswa
vi
MOTTO & PESAN
“Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagimu, dan boleh jadi (pula) kamu menyukai sesuatu, padahal ia amat buruk bagimu.
Allah mengetahui, sedang kamu tidak mengetahui.” ( QS Al Baqarah : 216 )
“Bencana akibat kebodohan adalah sebesar-besarnya musibah seorang manusia.”
( Imam Al Ghazali )
“Menyia-nyiakan waktu lebih buruk dari kematian. Karena kematian memisahkanmu dari dunia, sementara menyia-nyiakan waktu
memisahkanmu dari Allah.” ( Imam bin Al Qayim )
“Jangan pergi mengikuti kemana jalan akan berujung. Buat jalanmu sendiri dan tinggalkanlah jejak.”
( Ralph Waldo Emerson )
“Sistem pendidikan yang bijaksana setidaknya akan mengajarkan kita betapa sedikitnya yang belum diketahui oleh manusia, seberapa banyak
yang masih harus ia pelajari.” ( Sir John Lubbock )
“Tetap santai dalam mengerjakan apapun. Tapi ingat jangan berhenti ditengah jalan, selesaikan apa yang kamu mulai dan tetaplah berjalan
meskipun pelan.” (Mamik Sriyani)
vii
HALAMAN PERSEMBAHAN
Karya sederhana ini kupersembahkan kepada :
1. Allah Subhanahu wa ta’ala yang telah mencurahkan berbagai kenikmatan dan rahmat sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ini.
2. Bapak Sukino, Alm. Ibu Lamiatun, dan saudari Ana Puspitasari tercinta yang selalu mendoakan dalam segala kondisi, memberikan kasih sayang serta perhatian, dan nasehat selama ini.
3. Sahabat dan Semua rekan di Teknik Mesin yang selalu menemani dan memberikan dukungan disegala kondisiku.
viii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT
yang telah memberikan anugerah yang tiada terkira. Atas izin-Nyalah penulis dapat menyelesaikan tulisan ini. Dialah yang Maha Berilmu dan Maha Pemberi Ilmu bagi siapa saja yang dikehendaki-Nya.
Atas terselesaikannya 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 kepada :
1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T.,Ph.D., 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. dan Bapak Nurmutaha Agung Nugraha, S.T.,M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Mesin UMS. 4. Bapak Patna Partono, S.T, MT. selaku Pembimbing Tugas Akhir,
yang mana telah mengarahkan, membantu, dan membimbing selama pengerjaan Tugas Akhir ini.
5. Seluruh dosen dan staff di Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta, atas segala ilmu yang telah diberikan selama penulis menempuh studi.
6. Bapak Sukino, Alm. Ibu Lamiatun, saudari Ana Puspitasari serta seluruh keluarga besar yang senantiasa memberi doa dan semangat kepada penulis dalam menyelesaikan masa perkuliahan. 7. Sahabatku Dimas Kuncoro Aji dan Diyah Ayu Safitri, tercinta atas semangat yang diberikan serta selalu ada dan sabar menemani setiap langkah kisah hidup ini.
ix
8. Sahabatku Anisa Nur Widya dan Rara Puspa, tersayang atas semangat yang diberikan serta selalu mendengarkan keluh kesah selama perkuliahan.
9. Keluarga JJA ( Nuryustia, Dhani, Tori, Radit, dan Diky ) sahabat terbaik dan saksi hidup dalam menempuh perkuliahan.
10. Keluarga Mahasiswa Teknik Mesin ( KMTM ) sebagai rumah kedua, dan sebagai tempat membangun diri.
11. Teman-teman Teknik Mesin UMS 2016 yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Semoga Allah senantiasa memberikan kita keberkahan dalam setiap amal perbuatan kita.
Penulis berharap laporan ini dapat bermanfaat bagi pembaca, dan atas segala kekurangan yang terdapat dalam laporan ini penulis memohon maaf yang sebesar-besarnya. Penulis berharap ada kritik dan saran yang bersifat membangun. Terimakasih
Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
Surakarta, 6 Agustus 2020
x
STUDI PENGECORAN ALUMINIUM DENGAN METODE CENTRIFUGAL CASTING DENGAN VARIASI KEMIRINGAN CETAKAN 0˚, 15˚, 30˚
TERHADAP KOMPOSISI KIMIA, DENSITY, POROSITAS DAN STRUKTUR MIKRO
ABSTRAK
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi kemiringan cetakan 0o, 15o, 30o dengan metode perngecoran
centrifugal terhadap komposisi kimia, density, porositas dan struktur mikro
dengan bahan utama Aluminium dari piston bekas.
Pada penelitian ini menggunakan metode centrifugal die casting. Temperatur tuang 750oC dan kecepatan putar motor 700 rpm. Kemiringan cetakan divariasikan menjadi sudut 0o, 15o, 30o. Pengujian komposisi kimia menggunakan alat uji Emmision Sprectometer (ASTM E-1251).Perhitungan density dilakukan dengan menghitung massa dan volume hasil coran. Pengamatan porositas menggunakan mikroskop digital. Pengujian struktur mikro menggunakan mikroskop metalografi (ASTM E3-11).
Hasil Pengujian komposisi kimia pada material ini mengandung (Al) 85,20%, (Si) 11,34%, (Cu) 1,499%, (Ni) 1,1024%, (Fe) 0,5736% dan unsur-unsur lainnya. Mengacu pada standar ASTM B.85 diklasifikasikan kedalam Al-Si (Aluminium – Silicon) A413.0. Hasil pengujian density metode centrifugal die casting 0˚, 15˚, 30˚ mempunyai nilai density dengan nilai 2,7324 gr/cm3, 2,7324 gr/cm3 , 2,7621 gr/cm3. Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin besar density maka semakin sedikit porositasnya. Hasil pengujian struktur mikro produk coran dengan kemiringan 0o terlihat persebaran fasa β (Si) berjauhan dan mempunyai bentuk butiran yang besar. Pada produk coran dengan kemiringan 15o fasa β (Si) terlihat lebih merapat dan sedikit kecil. Pada produk coran dengan kemiringan 30o terlihat fasa β (Si) merapat dan kecil.
Kata kunci : centrifugal casting, kemiringan cetakan, aluminium, komposisi kimia, density, porositas, struktur mikro
xi
STUDY OF ALUMINUM CASTING USING CENTRIFUGAL CASTING METHOD WITH TILT OF MOLD VARIATION ON 0˚, 15˚, 30˚ ON CHEMICAL COMPOSITION, DENSITY, POROSITY AND MICRO
STRUCTURE
ABSTRACT
The purpose of this study was to determine the effect of 0o, 15o,
30o mold slope variations with the centrifugal casting method on the
chemical composition, density, porosity and microstructure with the main material Aluminum from the used piston.
In this study using the Centrifugal die casting method. 750oC pour temperature and 700rpm motor rotational speed. The slope of the mold varies into angles 0o, 15o, 30o. Chemical composition testing using Emmision Sprectometer (ASTM E-1251) test equipment. Calculation of density is done by calculating the mass and volume of the cast. Observation of porosity using a digital microscope. Micro structure testing using a metallographic microscope (ASTM E3-11).
Test results The chemical composition of this material contains (Al) 85.20%, (Si) 11.34%, (Cu) 1.499%, (Ni) 1.1024%, (Fe) 0.5736% and other elements . Refer to ASTM B.85 standard classified into Al-Si (Aluminum - Silicon) A413.0. The test results of the Centrifugal die casting method density 0˚, 15˚, 30˚ have a value of density with a value of 2.7324 gr / cm3, 2.7324 gr / cm3, 2.7621 gr / cm3. From these data it can be concluded that the greater the density, the less porosity. The results of
microstructure testing of cast products with a slope of 0o show the spread
of β (Si) phases far apart and have large granular shapes. In cast products
with a slope of 15o β phase (Si) it looks more closely and a little smaller. In
cast products with a slope of 30o, the β (Si) phase is closed and small.
Keywords: centrifugal casting, tilt mold, aluminum, chemical composition, density, porosity, micro structure
xii DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ... v
MOTTO & PESAN ... vi
HALAMAN PERSEMBAHAN ... ... vii
KATA PENGANTAR ... ... vii
ABSTRAK ... x
ABSTRACT ... xi
DAFTAR ISI ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xv
DAFTAR TABEL ... xviii
BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 2 1.3 Tujuan Penelitian ... 3 1.4 Batasan Masalah ... 3 1.5 Manfaat Penulisan ... 4 1.6 Sistematika Penulisan ... 5
BAB II LANDASAN TEORI ... 7
xiii
2.2 Dasar Teori ... 9
2.2.1 Pengecoran ... 9
2.2.2 Aluminium ... 22
2.2.3 Sistem Penomoran Aluminium ... 23
2.2.4 Paduan Aluminium ... 25
2.2.5 Cacat Coran ... 36
2.2.6 Sifat-Sifat Material ... 42
2.2.7 Pengujian Komposisi Kimia ... 45
2.2.8 Pengujian Struktur Mikro (Metalografi) ... 45
BAB III METODE PENELITIAN ... 48
3.1 Diagram Alir ... 48
3.2 Tempat Penelitian ... 49
3.3 Alat dan Bahan ... 49
3.3.1 Alat ... 49
3.3.2 Bahan ... 54
3.3.3 Alat Uji ... 56
3.4 Prosedur Penelitian ... 58
3.4.1 Pembuatan Alat dan Desain Pola ... 58
3.4.2 Persiapan Centrifugal Casting ... 58
3.4.3 Persiapan Centrifugal Casting Dengan Sudut ... 59
3.4.4 Peleburan Logam ... 60
3.4.5 Penuangan Centrifugal Casting ... 60
xiv
3.4.7 Perhitungan Density ... 63
3.4.8 Pengamatan Porositas ... 64
3.4.9 Pengamatan Struktur Mikro ... 64
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 66
4.1 Hasil Pengujian Komposisi Kimia ... 66
4.2 Perhitungan Density ... 68
4.3 Hasil Pengamatan Porositas ... 70
4.4 Hasil Pengujian Struktur Mikro ... 72
4.5 Hasil Perhitungan Gaya Sentrifugal ... 75
4.5.1 Menghitung Gaya Sentrifugal ... 75
4.5.2 Menghitung Resultan Gaya Sentrifugal ... 76
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 81
5.1 Kesimpulan ... 81
5.2 Saran ... 82
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pengecoran Gravitasi ... 11
Gambar 2.2 Pressure Die Casting ... 12
Gambar 2.3 Invesment Casting ... 13
Gambar 2.4 Sand Casting ... 14
Gambar 2.5 Sistem Saluran ... 18
Gambar 2.6 Ukuran Basin ... 19
Gambar 2.7 Sprue Runcing ... 19
Gambar 2.8 Penampang Saluran Pengalir ... 20
Gambar 2.9 Bentuk Penampang Saluran Masuk ... 21
Gambar 2.10 Bagian-bagian Sistem Saluran ... 21
Gambar 2.11 Material Properties Aluminium ... 22
Gambar 2.12 Klasifikasi Aluminium Tempa ... 23
Gambar 2.13 Diagram Fasa dan Struktur Mikro Al-Si ... 26
Gambar 2.14 Diagram Fasa dan Struktur Mikro Al-Cu ... 28
Gambar 2.15 Diagram Fasa Al-Fe ... 30
Gambar 2.16 Diagram Fasa dan Struktur Mikro Al-Mg ... 31
Gambar 2.17 Diagram Fasa dan Struktur Mikro Al-Zn ... 32
Gambar 2.18 Diagaram Fasa Al-Mn ... 33
Gambar 2.19 Diagram Fasa Al-Ni ... 34
Gambar 2.20 Diagram Fasa Al-Sn ... 35
Gambar 2.21 Diagram Fasa Al-Ti ... 36
Gambar 2.22 Bentuk cacat Shrinkage (a) primary type, (b) secondary cavities, (c) discrete porosity, (d) sink, (e) puncture ... 37
xvi
Gambar 2.23 Cacat Porositas Pada Penampang Potong ... 39
Gambar 2.24 Cacat Salah Air ... 41
Gambar 2.25 Cacat Retakan ... 42
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 48
Gambar 3.2 Dapur Peleburan ... 49
Gambar 3.3 Kowi ... 50
Gambar 3.4 Cetakan Permanen ... 50
Gambar 3.5 Thermometer Inframerah ... 51
Gambar 3.6 Kain Beludru ... 51
Gambar 3.7 Gergaji Besi ... 51
Gambar 3.8 Lanset ... 52
Gambar 3.9 Jangka Sorong ... 52
Gambar 3.10 Gelas Ukur ... 53
Gambar 3.11 Amplas ... 53
Gambar 3.12 Mesin Dinamo Centrifugal ... 54
Gambar 3.13 Dudukan Cetakan Pemanen ... 54
Gambar 3.14 Serbuk Karbon ... 54
Gambar 3.15 Tachometer ... 55
Gambar 3.16 Aluminium Piston Honda Bekas ... 55
Gambar 3.17 Autosol ... 56
Gambar 3.18 Alat Uji Spektrometer ... 56
Gambar 3.19 Mikroskop Metalografi ... 57
Gambar 3.20 Makroskop Digital USB ... 57
Gambar 3.21 Timbangan Digital ... 57
xvii
Gambar 3.23 Desain Pola Spesimen ... 58
Gambar 3.24 Pemasangan Cetakan Denagn Dudukan ... 59
Gambar 3.25 Persiapan Centrifugal Casting ... 59
Gambar 3.26 Persiapan Centrifugal Casting Dengan Sudut ... 60
Gambar 3.27 Penuangan Logam Pada Centrifugal Casting ... 61
Gambar 3.28 Motor Dinamo Yang Berputar ... 61
Gambar 3.29 Pembongkaran Hasil Centrifugal Casting ... 62
Gambar 4.1 Histogram Nilai Density ... 69
Gambar 4.2 Foto Makro Pengamatan Porositas ... 71
Gambar 4.3 Pengamatan Struktur Mikro Pada Pembesaran 100x ... 73
Gambar 4.4 Pengamatan Struktur Mikro Pada Pembesaran 500x ... 74
Gambar 4.5 Vektor Resultan Gaya Tanpa Sudut... 76
Gambar 4.6 Vektor Resultan Gaya Dengan Sudut ... 77
xviii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Klasifikasi Aluminium Cor ... 24
Tabel 2.2 Bentuk Cacat Permukaan Kasar dan Penyebab ... 40
Tabel 4.1 Hasil Uji Komposisi Kimia ... 66
Tabel 4.2 Perhitungan Density Produk Cor Aluminium ... 68
