TUGAS AKHIR SIFAT FISIS DAN MEKANIS PENGECORAN LOGAM KUNINGAN DENGAN TINGGI SALURAN TURUN 100 MM DAN DIAMETER LUBANG 20 MM

TUGAS AKHIR

SIFAT FISIS DAN MEKANIS PENGECORAN LOGAM KUNINGAN DENGAN TINGGI SALURAN TURUN 100 MM DAN DIAMETER

LUBANG 20 MM

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

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh:

Muhammad Kholil Bayu S D.200.120.166

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

vi

MOTTO

Raihlah mimpimu, dan untuk meraih ilmu belajarlah untuk tenang dan sabar (Umar Bin Khattab)

Jangan takut akah miskin harta, akan tetapi takutlah miskin pengalaman (Penulis)

Orang yang aku sukai adalah orang yang menunjukkan kesalahanku (Umar Bin Khattab)

Tanpa mengalami kekalahan kita tidak akan mendapatkan kemenangan yang sesungguhnya

(inazuma Eleven)

Orang yang sukses adalah orang yang tahu kesempatan, jika suatu saat kita bertemu kesempatan yang sama tapi di lewatkan, kesempatan itu tak akan datang

walau di tunggu beberapa lama pun (furoyo sanma, D. Conan)

Impian manusia tidak akan pernah berakhir (marshall D. Teach)

jangan takut miskin karena harta tetapi takutlah miskin karena pengalaman (150 DMK)

vii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dengan penuh mengharap ridho ALLAH SWT, setelah melewati berbagai ujian dalam perjuangan yang tak kenal lelah, saya mempersembahkan Tugas Akhir ini kepada :

1. Allah SWT yang selalu memberikan segala karunia dan limpahan Rahmat-Nya.

2. Bapak Suyono Dan Ibu Sumirah selaku orang tua yang segala do’a, bimbingan, pengertian, kasih sayang, kesabaran dan pengorbanan yang sangat besar kepada saya.

3. Kakak ( Ita Sri Utami, Nurul Cahyaningrum dan Yunita Tri Purnamasari) yang selalu mendukung, mendoakan, memotivasi dan memberi solusi dalam setiap masalah.

4. Keponakan ( Ibni, Alif, Salman dan Nata) yang sudah memberi motivasi selama perkuliahan.

5. Keluarga alm. Bisri dan Keluarga alm. Priyo sudah memotivasi untuk segera menyelesaikan tugas akhir ini

6. Maharani Artga Khrisnadewi beserta keluarga besar yang sudah memotivasi untuk segera menyelesaikan tugas akhir ini.

7. Keluarga besar DINAMIK FT UMS yang sudah menjadi keluarga saya didalam perkuliahan.

8. Ria Rachmawati yang sudah meminjamkan laptop beserta printernya. 9. Keluarga Besar C04 yang sudah mendoakan selama perkuliahan ini. 10. Bapak Muhammad Al Fatih Hendrawan ST.MT, selaku dosen pembimbing

akademik dan Bapak Agus Yulianto,ST.MT, selaku pembimbing yang selalu siap membantu dan membimbing dalam penulisan Tugas Akhir ini. 11. Pemuda-Pemudi Sudimoro selaku teman dalam pergaulan ditanah

kelahiran.

12. Keluarga besar Teknik Mesin angkatan 2012 yang selalu membantu dalam segala masalah setiap perkuliahan.

viii

13. Teman seperjuangan Training Camp 20 DINAMIK yang selalu memotivasi dalam hal apa saja.

14. Teman-Teman seangkatan Mapala 2012 untuk segala canda tawa selama ini.

15. Teman seperjuangan Okta Sukasno yang selalu memberi fasilitas, proses bimbingan dalam penelitian dari awal hingga selesai.

16. Alam Raya yang sudah menjadi tempat pelarian apabila terjadi kesulitan dalam penyelesaian tugas akhir.

17. Sekertariat DINAMIK yang menjadi tempat singgah selama masa perkuliahan.

18. Bapak-bapak satpam kampus 2 yang selalu setia menjaga sepeda motor saya selama masa perkuliahan.

19. Ibu kantin yang sudah memenuhi kebutuhan karbohidrat selama perkuliahan.

20. Jalan raya yang sudah mensuport perjalanan saya menuju kampus.

21. Dan untuk semua yang saya kenal tetapi tidak dapat saya sebutkan satu persatu saya ucapkan terima kasih.

Semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak dan juga bisa menjadi referensi untuk laporan-laporan yang akan dilakukan di kemudian hari.

Akhir kata, penulis mohon maaf sebelum dan sesudahnya, jika sekiranya terdapat kesalahan dan kekurangan dalam penulisan Tugas Akhir ini, yang disebabkan adanya keterbatasan-keterbatasan antara lain. Waktu, dana, literatur yang ada, dan pengetahuan yang penulis miliki. Harapan penulis semoga laporan bermanfaat untuk pembaca

Surakarta, 06 Januari 2018

ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadiran Allah Subhanahu Wa Ta’ala atas limpahan rahmat, hidayah dan inayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan pembuatan Tugas Akhir yang berjudul “SIFAT FISIS DAN MEKANIS PENGECORAN LOGAM KUNINGAN DENGAN TINGGI SALURAN TURUN 100mm DAN DIAMETER LUBANG 20 MM”

Tugas akhir ini disusun dalam rangka menyelesaikan program studi S-1 di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.bersama ini penulis mengucapkan banyak terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya yang telah banyak membantu memberikan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

Dengan selesainya penulisan tugas akhir ini, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Ir. Subroto, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Muhammad Al Fatih Hendrawan ST.MT, selaku dosen pembimbing akademik.

4. Bapak Agus Yulianto,ST.MT, selaku pembimbing yang selalu siap membantu dan membimbing dalam penulisan Tugas Akhir ini.

5. Bapak dan Ibu penulis serta seluruh keluarga yang telah memberikan do’a dan dukungannya yang tulus dan tanpa henti.

6. Kepada teman-teman Teknik Mesin Angkatan 2012, yang selalu membantu dalam segala masalah pembelajaran.

7. Keluarga Besar DINAMIK FT UMS yang telah menjadi keluarga kedua selama kuliah di UMS.

8. Dosen jurusan teknik mesin beserta staff tata usaha di jurusan Teknik Mesin UMS.

x

9. Pak ismail beserta keluarga serta keluarga besar CV. Arba Jaya logam yang telah memberi fasilitas, bimbingan proses penelitian di lapangan serta memberi semangat dalam penelitian dari awal hingga selesai.

10. Lutiyatmi,ST.,M.T. Selaku Manager Teknik POLITEKNIK MANUFAKTUR Ceper, Klaten yang telah banyak membantu dalam penyusuna tugas akhir.

11. Semua pihak yang telah memberikan bantuan yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu.

Akhir kata penulis mengucapkan Alhamdulillah dan selalu mengharap ridho Allah SWT, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak dan semoga dapat memperkaya ilmu pengetahuan terutama dalam bidang pengecoran logam.

Surakarta, Januari 2018 Penulis

xi

SIFAT FISIS DAN MEKANIS PENGECORAN LOGAM KUNINGAN DENGAN TINGGI SALURAN TURUN 100 MM DAN DIAMETER

LUBANG 20 MM

MUHAMMAD KHOLIL BAYU, AGUS YULIANTO

Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. Ahmad Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura

E-mail : dirgakil@gmail.com

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk menguji kekerasan, struktur mikro dan komposisi kimia produk bayonet dengan dengan memodifikasi sistem saluran bermaterial kuningan dari luas 130mm berubah menjadi 100mm dengan berat tuang sekurang dari 10Kg. Bahan utama yang digunakan adalah daur ulang material kuningan maupun skrap kuningan. Logam kuningan menggunakan teknik pasir cetak (sand casting). pengujian hardness brinell digunakan untuk mengetahui nilai kekerasan material kuningan dengan indentor bola baja diameter 10mm beban mayor 3000kg. untuk melihat struktur mikro digunakan mikroskop optik logam dengan pembesaran mencapai 200 kali. Pengujian spectrometer digunakan untuk mengetahui komposisi kimia yang terkandung didalam material kuningan. hasil penelitian ini menunjukan bahwa material kuningan memiliki rata-rata kekerasan mencapai 86,80 HB dan hasil struktur mikro bagian spesimen terlihat fase β lebih mendominasi dari pada fase α sehingga mempunyai kekuatan yang tinggi. Hasil dari kompisisi kimia dalam material kuningan antara lain Cu 62,0% ; Zn 32,2% ; 2,80% ; Sn 1,32% dan unsur lainnya dibawah 1%. Berdasarkan data tersebut dapat disimpulkan bahwa maerial kuningan mempunyai tingkat kekerasan yang tinggi, karena terdapat fasa α + β dan perpaduan 32,2% Zn yang dimana mempunyai kekuatan yang tinggi tetapi tidak dapat dikerjakan, tetapi hanya bisa menjadi untuk paduan coran.

Kata kunci : remelting, sistem saluran, pengujian hardness brinell, spectrometer, struktur mikro

xii

ABSTRACT

This study aims to examine the hardness, microstructure and chemical composition of bayonet products by modifying the brass bermaterial system of 130mm width changing to 100mm with a casting weight of at least 10kg. The main material used is recycled brass material and brass scrap. Metal brass using sand casting technique. Brinell hardness test is used to know hardness value of brass material with indenter of steel ball diameter 10mm main load 3000kg. to see the microstructure used metal optical microscope with enlargement reached 200 times. Spectrometer testing is used to determine the chemical composition contained in the brass material. the results of this study indicate that the brass material has a mean hardness of 86.80 HB and the microstructure of the specimen part of the visible phase β more dominate than the phase α so it has a high strength. The results of chemical compositions in brass materials include Cu 62.0%; Zn 32.2%; 2.80%; Sn 1.32% and other elements below 1%. Based on these data it can be concluded that the brass maerial has a high hardness level, because there is a phase α + β and 32.2% Zn combination which where has high strength but can not be done, but can only be for alloy castings.

Keywords: remelting, channel system, brinell hardness testing, spectrometer, micro structure

xiii DAFTAR ISI

Halaman Judul ... i

Pernyataan Keaslian Skripsi ... ii

Halaman Persetujuan ... iii

Halaman Pengesahan ... iv Lembar Soal ... v Motto ... vi Persembahan ... vii Kata Pengantar ... ix Abstraksi ... xi

Daftar Isi... xiii

Daftar Gambar ... xvi

Daftar Tabel ... xviii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang Masalah ... 1

1.2. Perumusan Masalah ... 2

1.3. Batasan Masalah ... 3

1.4. Tujuan Penelitian ... 3

1.5. Manfaat penulisan ... 3

1.6. Sistematika Penulisan ... 3

BAB II TINJAUN PUSTAKA DAN DASAR TEORI ... 5

xiv

2.2. Dasar Teori... 6

2.2.1. Pengecoran Logam ... 6

2.2.2. Klasifikasi Kuningan ... 7

2.2.3. Cacat Coran Pada Paduan Tembaga ... 9

2.2.4. Pola ... 10

2.2.5. Resin Penyangga ... 10

2.2.6. Sistem Saluran ... 10

2.2.7. Perbandingan sistem saluran ... 14

2.2.8. Waktu tuang ... 15

2.2.9. Pembuatan Cetakan Dan Inti Cetakan ... 16

2.2.10. Bayonet ... 16

BAB III METODE PENELITIAN... 17

3.1. Diagram Alir Penelitian ... 17

3.2. Studi Lapangan ... 18

3.3. Proses Pengecoran Kuningan ... 18

3.3.1 Menetukan Pola ... 18

3.3.2 Pembuatan Resin Penyangga ... 18

3.3.3 Perencanaan Saluran Masuk ... 19

3.3.4 Perencanaan saluran Terak ... 19

3.3.5 Perencanaan Saluran Turun ... 19

3.3.6 Perakitan Cetakan (Assembling) ... 20

3.3.7 Bahan Baku ... 22

3.3.8 Proses Peleburan Material (melting material) ... 22

3.3.9 Penuangan Ke Ladel (Tapping) ... 24

3.3.10 Penuangan Ke Cetakan (Pouring) ... 24

3.3.11 Pembongkaran ... 25

3.3.12 Pemotongan (Cutting) ... 25

3.3.13 Pembersihan Permukaan ... 26

3.3.14 Pembersihan Dengan Menggunakan Mesin Gerindra ... 26

xv

3.4.1 Pengujian Kekerasan ... 26

3.4.2 Pengamatan Struktur Mikro ... 28

3.4.3 Pengujian Komposisi Kimia ... 30

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 32

4.1 Hasil Dan Pembahasan ... 32

4.1.1 Waktu Tuang ... 32

4.1.2 Sistem Saluran ... 32

4.1.3 Hasil Uji Kekerasan ... 34

4.1.4 Hasil Dan pembahasan Foto Mikro ... 36

4.1.5 Hasil Dan Pembahasan Komposisi Kimia ... 38

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 40

5.1. Kesimpulan ... 40

5.2. Saran ... 41 DAFTAR PUSTAKA

xvi

DAFTAR GAMBAR

GAMBAR 2.1. Penggolongan Metode Pembuatan Benda Cor ... 6

GAMBAR 2.2. Diagram Fasa Cu-Zn ... 8

GAMBAR 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 17

GAMBAR 3.2. Proses Pembuatan Resin Penyangga ... 18

GAMBAR 3.3. Lay Out Sistem Saluran...20

GAMBAR 3.4. Proses Perakitan Cetakan ... 20

GAMBAR 3.5. perakitan Cetakan Menggunakan Resin Penyangga ... 21

GAMBAR 3.6. Sekrap Ulang ... 22

GAMBAR 3.7. Panel Dapur Induksi ... 23

GAMBAR 3.8. Peleburan Sekrap Kuningan Dan Kuningan bekas ... 24

GAMBAR 3.9. Penuangan Ke Ladel ... 25

GAMBAR 3.10. Penuangan Ke Cetakan ... 25

GAMBAR 3.11. Pembongkaran Cetakan ... 25

GAMBAR 3.12. Pembersihan Kerak Pasir ... 26

GAMBAR 3.13. Produk Jadi ... 26

GAMBAR 3.14. Prinsip Kerja Brinell Hardness Ball ... 27

GAMBAR 3.15. Brinell Hardness Tester ... 27

GAMBAR 3.16. Struktur mikro Cu ... 28

GAMBAR 3.17. Struktur mikro Zn ... 28

xvii

GAMBAR 3.19.Struktur mikro 63% Cu-25 Zn ... 29

GAMBAR 3.20. Olympus Metallurgical Microscope dan hasil foto mikro ... 30

GAMBAR 3.21. Spectrometer ... 31

GAMBAR 4.1 Titik pengujian kekerasan ... 35

GAMBAR 4.1. Diagram Harga Kekerasan... 36

GAMBAR 4.2. Foto Mikro (100x) Sebelum Di Etsa ... 37

xviii

DAFTAR TABEL

TABEL 2.1. Rumus Perhitungan Waktu Cor ... 15

TABEL 3.1. Harga kekerasan ... 28

TABEL 4.1. Diameter saluran turun dari saluran cabang dan berat tuang ... 34

TABEL 4.2. Hasil Pengujian Kekerasan Brinell ... 35

TABEL 4.3. Hasil Pengujian Komposisi Kimia Material Kuningan ... 38