TUGAS AKHIR
PENGARUH VARIASI BENTUK GEOMETRI SALURAN
TURUN (SPRUE) TERHADAP HASIL CORAN ALUMINIUM
(AL) DENGAN CETAKAN RCS (RESIN COATED SAND)
Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun oleh :
GALIH SATRIA AL HAQ NIM : D.200.130.082
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
vi
HALAMAN MOTTO
“Pendidikan merupakan senjata paling ampuh yang bisa kamu gunakan untuk merubah dunia”.
(#Nelson Mandela)
“Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang tidak menyadari betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan saat mereka
menyerah”. (#Thomas Alfa Edison)
“Tugas kita bukanlah untuk berhasil. Tugas kita adalah untuk mencoba, karena didalam mencoba itu kita menemukan dan
membangun kesempatan untuk berhasil”. (#Mario Teguh)
“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu adakemudahan” (#Q.S. Al-Insyiroh : 6)
“Allah akan meninggikan derajat orang-orang yang beriman diantaramu dan orang-orang yang berilmu pengetahuan”.
(#Q.S. Al-Mujadalah : 11)
“Ilmu tidak akan datang kalau tidak dicari dan tidak akan lari kalau dicari”.
vii
PENGARUH VARIASI BENTUK GEOMETRI SALURAN TURUN (SPRUE) TERHADAP HASIL CORAN ALUMINIUM (AL) DENGAN
CETAKAN RCS (RESIN COATED SAND) Galih Satria Al Haq, Patna Partono
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A Yani Tromol Pos I Pabelan Kartasura
e-mail: [email protected]
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi bentuk geometri saluran turun (sprue) terhadap cacat penyusutan,cacat porositas, kekerasan dan sruktur mikro spesimen. Pada penelitian ini menggunakan bahan baku untuk dari aluminium bekas/rosok yang telah dilebur.
Pada penelitian ini akan dikaji tentang beberapa bentuk sprue, yaitu bentuk persegi, lingkaran dan segitiga. Proses pengecoran yang digunakan adalah pengecoran dengan cetakan RCS (Resin
Coated Sand). Pengujian yang akan dilakukan yaitu uji komposisi
kimia, uji density, uji kekerasan dan uji struktur mikro.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa hasil komposisi kimia ditemukan ada 5 unsur yang dominan pada coran alumunium yaitu Alumunium (Al) 88,92% sebagai bahan utama, serta Silikon (Si) 7,62%, Besi (Fe) 1,79%, Seng (Zn) 1,23% Tembaga (Cu) 0,136% yang berpengaruh. Sehingga dari unsur yang ada termasuk logam Alumunium paduan Silikon (Al-Si). Dari hasil pengujian penyusutan bahwa bentuk
sprue segitiga memiliki rata-rata penyusutan paling besar 2,33 %, sedangkan untuk sprue lingkaran 2,21%, dan rata-rata paling kecil pada
sprue persegi 1,83%.
Kata kunci : aluminium (Al), cetakan, saluran turun, cacat penyusutan,
viii
PENGARUH VARIASI BENTUK GEOMETRI SALURAN TURUN (SPRUE) TERHADAP HASIL CORAN ALUMINIUM (AL) DENGAN
CETAKAN RCS (RESIN COATED SAND) Galih Satria Al Haq, Patna Partono
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A Yani Tromol Pos I Pabelan Kartasura
e-mail: [email protected]
Abstract
The aim of this research is to know the influence of variation of sprue geometry shape to shrinkage defect, porosity defect, hardness and microstructure of specimen. In this study using raw materials for the used aluminum / poles that have been melted.
In this research will be studied about some form of sprue, that is square shape, circle and triangle. The casting process used is casting with RCS (Resin Coated Sand) mold. Tests to be conducted are chemical composition test, density test, hardness test and microstructure. The results showed that the chemical composition was found to be the dominant element in aluminum castings, namely Aluminum (Al) 88.92% as main material, and Silicon (Si) 7.62%, Iron (Fe) 1.79%, Zinc ( Zn) 1.23% Copper (Cu) 0.136% of which is influential. So from the existing elements including Aluminum silicon Aluminum alloy (Al-Si). From the result of depreciation testing that the triangle sprue shape has the largest shrinkage average of 2.33%, while for the circle sprue 2.21%, and the smallest average in the square sprue 1.83%.
Keywords : aluminum (Al), mold, sprue, shrinkage defect, porosity defect, hardness
ix
HALAMAN PERSEMBAHAN
Syukur Alhamdulillah, dipanjatkan kehadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-Nya, Beserta Rasulnya. Alhamdulillah penulis selalu bersyukur atas kemampuan sederhana yang dimiliki. Rasa bangga, terharu, serta bahagia atas karunia dan kemudahan yang Engkau berikan akhirnya skripsi yang sederhana ini dapat terselesaikan. Saya persembahkan Tugas Akhir ini kepada :
1. Kepada ayahanda (Sauban) dan ibunda (Sri Sulistanti) yang telah ikhlas dan sabar mengasuh, membesarkan, membimbing dan mendoakanku. 2. Kakak-kakaku tercinta (Muh. Firdaus Andi Nugroho dan Desi Nur Indah
Islami) dan mas Adam yang selalu mendukung, mendoakan, memotivasi dan memberi solusi dalam setiap masalah.
3. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta angkatan 2013 yang selalu membantu dalam segala masalah dalam pembelajaran.
4. Dosen Universitas Muhammadiyah Surakarta teknik mesin yang telah membimbing saya.
5. Bapak dosen pembimbing akademik Ir, Ngafwan, M.T . Bapak dosen pembimbing tugas akhir Patna Partono S.T,M.T yang telah membimbing dalam melakukan tugas akhir saya.
x
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan dan menyusun Laporan Tugas Akhir yang berjudul “PENGARUH VARIASI BENTUK GEOMETRI SALURAN TURUN (SPRUE) TERHADAP HASIL CORAN ALUMINIUM (AL) DENGAN CETAKAN RCS (RESIN COATED
SAND).”, 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 Ir. Subroto, M.T selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, M.T. selaku Koordinator Tugas Akhir.
4. Bapak Patna Partono, ST. MT.selaku Dosen Pembimbing utama Tugas Akhir yang telah banyak memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis.
5. Bapak Ir Ngafwan, MT. selaku dosen Pembimbing Akademik yang memberikan arahan dan semangat kepada penulis.
6. Laboratorium Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah memberikan pengalaman yang bermanfaat.
7. Kedua orang tua serta semua keluarga yang telah membesarkan, mendo’akan memotivasi serta membiayai semua kebutuhan penulis sampai sekarang.
xii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN... iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ... v
LEMBAR MOTTO ... vi
ABSTRAK ... vii
HALAMAN PERSEMBAHAN ... ix
KATA PENGANTAR ... x
DAFTAR ISI ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xvi
DAFTAR TABEL ... xix
DAFTAR SIMBOL ... xxi
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah ... 3 1.3 Pembatasan Masalah ... 3 1.4 Tujuan Penelitian ... 4 1.5 Manfaat Penelitian ... 4 1.6 Sistematika Penulisan... 5
xiii
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka... 7
2.2 Dasar Teori ... 8
2.2.1 Aluminium ... 8
2.2.2 Paduan Aluminium ... 10
2.2.3 Jenis-Jenis Paduan Aluminium ... 14
2.2.4 Proses Pengecoran... 21
2.2.5 Membuat Coran ... 21
2.2.6 Pola... 22
2.2.7 Sistem Saluran... 23
2.2.8 Rumus Perhitungan Sistem Saluran ... 26
2.2.9 Pembekuan Coran ... 28
2.2.10 Cetakan RCS (Resin Sand Coated)... 29
2.2.11 Cacat Pada Coran... 30
2.2.12 Sifat Fisis Dan Mekanis... 35
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Diagram Alir Penelitian... 38
3.2 Tempat Penelitian ... 39
3.3 Alat Dan Bahan Penelitian ... 39
3.3.1 Alat Penelitian ... 39
3.3.2 Bahan Penelitian ... 43
3.4 Prosedur Penelitian ... 45
xiv
3.4.2 Persiapan Desain Pola ... 46
3.4.3 Pembuatan Cetakan RCS (Resin Coated Sand) ... 48
3.4.4 Peleburan Logam... 52
3.4.5 Penuangan Logam Cair ... 53
3.4.6 Pembongkaran Cetakan RCS... 53
3.4.7 Pengujian Cacat Penyusutan... 53
3.4.8 Pengujian Densitas ... 54
3.4.9 Pengamatan Porositas... 54
3.4.10 Pengujian Komposisi Kimia... 55
3.4.11 Pengujian Kekerasan ... 56
3.4.12 Pengamatan Struktur Mikro ... 58
3.4.13 Analisa Data... 58
3.5. Jumlah Spesimen Pengujian ... 59
BAB IV DATA DAN ANALISA 4.1 Perhitungan Perencanaan Sistem Saluran ... 60
4.1.1 Perhitungan Cetakan ... 60
4.2 Hasil Pengujian Komposisi Kimia ... 63
4.3 Hasil Pengujian Cacat Penyusutan ... 64
4.4 Hasil Pengujian Density ... 67
4.5 Hasil Pengamatan Cacat Porositas... 68
4.6 Hasil Uji Kekerasan Brinell ... 70
xv BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 75 5.2 Saran... 76 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Fasa Al-Cu (Avner, Sidney, H., 1974) ... 15
Gambar 2.2 Diagram Fasa Al-Mn (Avner, Sidney, H., 1974) ... 15
Gambar 2.3 Diagram Fasa Al-Si (Avner, Sidney, H., 1974)... 16
Gambar 2.4 Diagram Fasa Al-Mg (Avner, Sidney, H., 1974) ... 16
Gambar 2.5 Struktur Mikro Paduan Al – Mg (Surdia, T, : Chijiwa, K.,1976) ... 17
Gambar 2.6 Diagram Fasa Al – Si – Mg (Avner, Sidney, H.,1974) ... 17
Gambar 2.7 Foto Mikro Paduan Al-Si-Mg ... 18
Gambar 2.8 Diagram Fasa Al – Zn (Avner, Sidney, H., 1974) ... 18
Gambar 2.9 Diagram Fasa Al-Mg-Zn (Surdian, T.; Saito,S., 1990)... 19
Gambar 2.10 Struktur Mikro Paduan Al-Mg-Zn (Surdian,T.;Saito,S., 1990) ... 20
Gambar 2.11 Struktur Mikro Paduan Al-Si-Cu (Surdia,T.; Chijiwa,K., 1976) ... 20
Gambar 2.12 Proses Pembuatan Benda Coran... 22
Gambar 2.13 Sistem Saluran... 23
Gambar 2.14 Ukuran Basin (cawan tuang) ... 24
Gambar 2.15 Sprue Runcing ... 24
Gambar 2.16 Penampang Saluran Pengalir ... 25
Gambar 2.17 Bentuk Penampang Saluran Masuk... 25
xvii
Gambar 2.19 Struktur mikro Pembekuan Logam(www.struktur
kolom.com) ... 28
Gambar 2.20 Cacat Porositas pada Penampang Potong Produk Cor ... 31
Gambar 2.21 Bentuk Cacat Shrinkage (a) primary type, (b) secondary cavities, (c) discrete porosity, (d) sink, (e) puncture (beeley, 2001)... 32
Gambar 2.22 Cacat Salah Alir ... 33
Gambar 2.23 Cacat Retakan ... 34
Gambar 2.24 Proses Pengamatan pada Struktur Mikro ... 36
Gambar 2.25 Bekas Injakan Penetrasi Uji Kekerasan Brinell (Vliet, G.L.J. V., 1983) ... 36
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian... 38
Gambar 3.2 Boundary Silinder... 39
Gambar 3.3 Penjepit ... 39
Gambar 3.4 Dapur Peleburan ... 40
Gambar 3.5Blower... 40
Gambar 3.6Kowi... 40
Gambar 3.7Ladle... 41
Gambar 3.8Timbangan Digital... 41
Gambar 3.9 Gelas Ukur... 41
Gambar 3.10 Gergaji Besi ... 41
Gambar 3.11Digital Calipers... 42
xviii
Gambar 3.13 Alat Uji Spektrometer ... 43
Gambar 3.14 Alat Uji Brinell... 43
Gambar 3.15 Mikroskop Metalografi ... 43
Gambar 3.16 Alumunium Rosok ... 44
Gambar 3.17 Pasir RCS (Resin Coated Sand) ... 44
Gambar 3.18 Polyester Putty... 44
Gambar 3.19 Calcium Carbonate ... 45
Gambar 3.20 Aliran Proses Pembuatan Coran... 45
Gambar 3.21 Desain Pola Spesimen dan Sprue ... 46
Gambar 3.22 Spesimen yang direncanakan ... 46
Gambar 3.23 Dimensi Pola Spesimen ... 47
Gambar 3.24 Bentuk dan Dimensi Sprue ... 47
Gambar 3.25 Desain cetakan RCS... 48
Gambar 3.26 Posisi pola di boundary ... 48
Gambar 3.27 Proses Penuangan RCS ... 49
Gambar 3.28 Pembekuan pasir RCS... 49
Gambar 3.29 Proses pelepasan cetakan dari boundary ... 49
Gambar 3.30 Proses perataan permukaan ... 50
Gambar 3.31 Cetakan RCS ... 50
Gambar 3.32 Pentutup Cetakan dan lubang ass ... 50
Gambar 3.33 Bentuk dan dimensi sprue... 51
Gambar 3.34 Assembly Cetakan RCS... 51
xix
Gambar 3.36 Proses Leburan Alumunium ... 52
Gambar 3.37 Hasil coran setelah pembongkaran... 53
Gambar 3.38 Spectrometer... 56
Gambar 3.39 Spesimen Uji Kekerasan ... 57
Gambar 3.40 Alat Uji Kekerasan Brinnel ... 57
Gambar 4.1 Bagian yang diukur ... 65
Gambar 4.2 Persentase penyusutan variasi bentuk saluran turun (sprue) ... 66
Gambar 4.3 Grafik Hasil Uji Density ... 68
Gambar 4.4 Perbandingan porositas spesimen. (A) Sprue persegi, (B) Sprue lingkaran, (C) Sprue segitiga...68
Gambar 4.5 Titik yang diuji ... 70
Gambar 4.6 Grafik Hasil Uji Kekerasan ... 72
Gambar 4.7 Perbandingan foto mikro pada pembesaran 100x. (A) Sprue persegi, (B) Sprue lingkaran, (C) Sprue segitiga .. 73 Gambar 4.8 Perbandingan foto mikro pada pembesaran 200x.
xx
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Karateristik dan Sifat Aluminium (Hans Orsted pada tahun 1825, pertamakali diisolasi oleh Friedrich Wohler pada
tahun 1827)... 9
Tabel 2.2 Aluminium dan Paduannya Serta Kode Penamaan ... 11
Tabel 2.3 Bentuk Cacat Permukaan Kasar dan Penyebab... 33
Tabel 3.1 Jumlah Spesimen Pengujian ... 59
Tabel 4.1 Tabel Penyusutan Paduan Aluminium ... 62
Tabel 4.2 Data hasil uji komposisi kimia rata-rata aluminium ... 63
Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Spesimen Asli Dan Hasil Coran ... 65
Tabel 4.4 Presentase penyusutan dalam persen (%) ... 65
Tabel 4.5 Hasil perhitungan density... 67
Tabel 4.6 Hasil Uji Kekerasan Brinell Spesimen untuk Sprue Persegi.... 70
Tabel 4.7 Hasil Uji Kekerasan Brinell Spesimen untuk Sprue Lingkaran 71 Tabel 4.8 Hasil Uji Kekerasan Brinell Spesimen untuk Sprue Segitiga....72
xxi
DAFTAR SIMBOL
G = Berat Benda cor (kg)
= masa jenis logam (kg/dm3)t = waktu cor (detik)
h = tinggi hidrolis (cm)
n = jumlah saluran masuk
d = diameter (cm)
Asm = luas penampang saluran masuk (mm)
Astr = luas penampang saluran terak (mm)
Astur = luas penampang saluran turun (mm)
