Pengaruh Laju Pendinginan Hasil Coran Produk Hand Press Kancing Bungkus Terhadap Kekerasan dan Struktur Mikro Pada Pengecoran Aluminium Menggunakan Cetakan Permanen

(1)

TUGAS AKHIR

PENGARUH LAJU PENDINGINAN HASIL CORAN

PRODUK HAND PRESS KANCING BUNGKUS

TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO

PADA PENGECORAN ALUMINIUM

MENGGUNAKAN CETAKAN PERMANEN

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

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh: SAKTI TIRTAYASA

NIM : D200150211

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

vi

MOTTO & PESAN

“Hai orang-orang yang beriman, jadikanlah sabar dan sholatmu sebagai penolongmu, sesungguhnya Allah Beserta orang-orang yang sabar”.

(Q.S. Al-Baqarah : 153)

“Allah akan meninggikan derajat orang-orang yang beriman diantaramu dan orang-orang yang berilmu pengetahuan”.

(Q.S. Al-Mujadalah : 11)

“Barang siapa yang keluar dalam menuntut ilmu maka ia adalah seperti berperang di jalan Allah hingga pulang”.

(H.R. Tarmidzi)

“Tujuan pendidikan untuk mempertajam kecerdasan, memperkukuh kemauan serta memperhalus perasaan”.

(7)

vii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Tugas akhir ini adalah bagian dari ibadah saya kepada Allah SWT, karena kepada-Nya kami menyembah dan kepada-Nya kami mohon

pertolongan.

Sekaligus tugas akhir ini dipersembahkan untuk kedua orangtua, atas do’a dan ridho dari beliau akhirnya satu amanah terselesaikan dan sekarang berlanjut ke amanah lain yang Insya Allah keberkahan

(8)

viii

KATA PENGANTAR

Assalammualaikum. Wr. Wb.

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul " PENGARUH LAJU PENDINGINAN HASIL CORAN

PRODUK HAND PRESS KANCING BUNGKUS TERHADAP

KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO PADA PENGECORAN

ALUMINIUM MENGGUNAKAN CETAKAN PERMANEN ". Pada

Kesempatan ini penulis menyampaikan 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., 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.

5. Bapak M Alfatih Hendrawan, S.T., M.T., selaku dosen Pembimbing Akademik sekaligus menjadi guru bagi saya.

(9)

(10)

x

PENGARUH LAJU PENDINGINAN HASIL CORAN

PRODUK HAND PRESS KANCING BUNGKUS

TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO

PADA PENGECORAN ALUMINIUM

MENGGUNAKAN CETAKAN PERMANEN

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh laju pendinginan pada pengecoran aluminium dengan menggunakan cetakan permanen yang sebelumnya dilakukan variasi preheat dengan temperatur 100°C, 150°C dan 200°C terhadap kekerasan dan struktur mikro.

Penelitian ini menggunakan bahan aluminium yang dilebur menggunakan tungku krusibel. Proses awal pengecoran mempersiapkan cetakan permanen yang di lakukan pemanasan awal (preheat). Setelah aluminium mencair selanjutnya dapat dituangkan kedalam cetakan permanen. Proses selanjuatnya adalah membongkar cetakan permanen dan pengambilan produk cor. Kemudian produk cor di ukur penurunan temperaturnya dengan selang waktu dua menit sekali.

Dari hasil pengujian komposisi kimia terdapat beberapa unsur yang terdiri dari, Al 86,91%, Si 8,11%, Zn 2,95%, Fe 1,08%. Dilihat dari unsur yang ada pada material ini dapat digolongkan logam aluminium paduan silikon (Al-Si). Dari hasil pengamatan struktur mikro, semakin besar nilai laju pendinginan, butiran pada struktur mikro yang didapatkan terlihat lebih besar. Pada laju pendinginan 3,025C/menit hasil uji foto mikro butiran terlihat besar. Sedangkan pada laju pendinginan 2,825°C/menit dan 2,5°C/menit hasil uji foto mikro butiran terlihat lebih kecil. Hal ini berpengaruh pada kekerasan produk cor, Semakin rapat dan kecil ukuran butir pada struktur mikro, kekerasan produk cor juga semakin meningkat.

Pada laju pendinginan 2,5C/menit didapatkan nilai kekerasan 78,57 BHN,

laju pendinginan 2,825C/menit nilai kekerasan sebesar 76,53 BHN dan laju pada pendinginan 3,025C/menit nilai kekerasannya sebesar 75,50 BHN.

Kata Kunci : Aluminium, Cetakan Permanen, Laju Pendinginan, Struktur Mikro, Brinell

(11)

xi

PENGARUH LAJU PENDINGINAN HASIL CORAN

PRODUK HAND PRESS KANCING BUNGKUS

TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO

PADA PENGECORAN ALUMINIUM

MENGGUNAKAN CETAKAN PERMANEN

Abstract

This study aims to determine the effect of the cooling rate on aluminum casting using permanent molds which were previously subjected to variations in preheat with temperatures of 100°C, 150°C and 200°C on hardness and microstructure.

This study uses aluminum which is melted using a crucible furnace. The initial casting process prepares a permanent mold that is preheated. After the aluminum is melted, it can then be poured into a permanent mold. The next process is to disassemble the permanent mold and take cast products. Then the cast product is measured to drop in temperature with an interval of two minutes.

From the results of testing the chemical composition there are several elements consisting of, Al 86.91%, Si 8.11%, Zn 2.95%, Fe 1.08%. Judging from the elements present in this material can be classified as aluminum alloy aluminum metal (Al-Si). From the results of observations of the microstructure, the greater the value of the cooling rate, the granules on the microstructure obtained look larger. At a cooling rate of 3.025 °C/minute the micro-grain test results appear large. Whereas at the cooling rate of 2.825 °C/minute and 2.5 °C/minute the micro grain photo test results appear smaller. This affects the hardness of cast products, the smaller and smaller the grain size of the microstructure, the hardness of cast products is also increasing. At a cooling rate of 2.5 °C/minute the hardness value was 78.57 BHN, the cooling rate was 2.825 °C/minute the hardness value was 76.53 BHN and the rate of cooling was 3.025 °C/minute the hardness value was 75.50 BHN.

Keywords : Aluminum, Permanent Mold, Cooling Rate, Microstructure, Brinell

(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 ... xviii

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. Sistematika Penulisan ... 5

BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka ... 7 2.2. Dasar Teori ... 10 2.2.1. Reverse Engineering ... 10 2.2.2. Pengecoran Logam ... 11 2.2.3. Tungku Krusibel ... 12 2.2.4. Aluminium ... 13

(13)

xiii

2.2.5. Paduan Aluminium ... 15

2.2.6. Pembekuan Coran ... 20

2.2.7. Cetakan Logam ... 22

2.3. Sifat Fisis Dan Mekanis ... 23

2.3.1. Komposisi Kimia ... 23

2.3.2. Struktur Mikro ... 23

2.3.3. Kekerasan Brinell ... 24

BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 26

3.2. Tempat Penelitian ... 27

3.3. Alat Dan Bahan ... 27

3.3.1. Alat ... 27

3.3.2. Bahan ... 36

3.4. Prosedur penelitian ... 37

3.4.1. Peleburan Logam ... 37

3.4.2. Persiapan Cetakan Logam ... 37

3.4.3. Penuangan Logam Cair ... 39

3.4.4. Pembongkaran dan Pengambilan Coran ... 40

3.4.5. Pengamatan Laju Pendinginan ... 41

3.4.6. Pengujian Komposisi Kimia ... 41

3.5.7. Pengamatan Struktur Mikro ... 43

3.5.8. Pengujian Kekerasan ... 44

3.5.8. Analisa Hasil ... 45

BAB IV DATA DAN ANALISIS 4.1. Hasil Analisa Komposisi Kimia Produk Cor Alumunium ... 46

4.1.1. Pembahasan Komposisi Kimia ... 47

4.2. Pengamatan Laju Pendinginan ... 47

4.2.1. Pembahasan Laju Pendinginan ... 50

4.3. Struktur Mikro ... 51

(14)

xiv

4.4. Pengujian Kekerasan ... 53

4.4.1. Perhitungan Kekerasan Brinell ... 54

4.4.2. Harga Kekerasan Brinell ... 55

4.4.3. Pembahasan Pengujian Kekerasan Brinell ... 57

BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan ... 60

5.2. Saran ... 61 DAFTAR PUSTAKA

(15)

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Diagram Fasa Cu-Al ... 17

Gambar 2.2. Diagram Fasa Al-Zn ... 18

Gambar 2.3. Diagram Fasa Al-Mg ... 18

Gambar 2.4. Diagram Fasa Al-Mn ... 19

Gambar 2.5. Diagram Fasa Al-Si ... 20

Gambar 2.6. Struktur Mikro Pembukuan Logam ... 20

Gambar 2.7. Proses Pengamatan Pada Struktur Mikro ... 24

Gambar 2.8. Prinsip Uji Kekerasan Brinell ... 25

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ... 26

Gambar 3.2. Cetakan Logam ... 27

Gambar 3.3. Klem ... 28

Gambar 3.4. Tungku Peleburan ... 28

Gambar 3.5. Alat Peleburan ... 29

Gambar 3.6. Infra Red Thermometer ... 29

Gambar 3.7. Ladel ... 30

Gambar 3.8. Pengaduk ... 30

Gambar 3.9. Penyaring Kotoran ... 31

Gambar 3.10. Kompor Pemanas ... 31

Gambar 3.11. RCS dab Tanah Liat ... 31

Gambar 3.12. Tang ... 32 Gambar 3.13. Palu ... 32 Gambar 3.14. Pahat ... 32 Gambar 3.15. Gerinda ... 33 Gambar 3.16. Amplas ... 33 Gambar 3.17. Kuas ... 33

Gambar 3.18. Alat Poles ... 34

Gambar 3.19. Alat Uji Spektometer ... 34

(16)

xvi

Gambar 3.21. Brinell Hardness Portable ... 35

Gambar 3.22. Aluminium ... 36

Gambar 3.23. Gas LPG ... 36

Gambar 3.24. Bedak (Kalsium Karbonat) ... 37

Gambar 3.25. Persiapan Cetakan ... 37

Gambar 3.26. Preheat Cetakan ... 38

Gambar 3.27. Pemberian Bedak Pada Cetakan ... 38

Gambar 3.28. Perakitan Cetakan ... 39

Gambar 3.29. Pemberian Tanah Liat dan RCS ... 39

Gambar 3.30. Penuangan Aluminium Cair ... 40

Gambar 3.31. Pembongkaran dan Pengambilan Produk Coran ... 40

Gambar 3.32. Pengambilan Data Laju Pendinginan ... 41

Gambar 4.1. Grafik Penurunan Temperatur Pendinginan ... 48

Gambar 4.2. Histogram Laju Pendinginan Produk Cor ... 50

Gambar 4.3. Perbandingan Foto Mikro Pada Pembesaran 100x ... 51

Gambar 4.6. Perbandingan Foto Mikro Pada Pembesaran 1000x... 52

Gambar 4.7. Posisi Titik Uji Kekerasan pada Spesimen ... 53

Gambar 4.8. Histogram Perbandingan Nilai Kekerasan dengan Preheat Cetakan ... 57

Gambar 4.9. Histogram Korelasi Laju Pendinginan Produk Cor dan Nilai Kekerasan Brinell ... 58

(17)

xvii

DAFTAR TABEL

Table 2.1. Aluminium Dan Paduannya Serta Kode Penamaan ... 16

Tabel 4.1. Data Hasil Pengujian Komposisi Kimia ... 46

Tabel 4.2. Penurunan Temperatur Setiap 2 Menit Sekali ... 48

Tabel 4.3. Hasil Nilai Laju Pendinginan Produk Cor ... 49

Tabel 4.4. Harga Kekerasan Brinell Pada Spesimen Preheat Cetakan 100 ºC ... 55