TUGAS AKHIR Pengaruh Lapisan Karbon Pada Cetakan Permanen Terhadap Distribusi Kekerasan Grinding Cyl Dengan Material Besi Cor Kelabu.
TUGAS AKHIR
PENGARUH LAPISAN KARBON PADA CETAKAN PERMANEN
TERHADAP DISTRIBUSI KEKERASAN GRINDING CYL
DENGAN MATERIAL BESI COR KELABU
Disusun Sebagai Syarat Untuk Menyelesaikan Program Studi Strata Satu
Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disususun Oleh :
HUSEN MUHAMMAD ASSROFI
NIM : D 200 120 160
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2017
i
ii
iii
iv
LEMBAR SOAL TUGAS
v
HALAMAN MOTTO
“Man jaddahwajadah, selama kita bersungguh-sungguh, maka kita
akan memetik buah yang manis. Segala keputusan hanya ditangan
kita sendiri, kita mampu untuk itu”.
(#B.J. Habibie)
“Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang tidak
menyadari betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan saat
mereka menyerah”.
(#Thomas Alfa Edison)
“Kesuksesan hanya dapat diraih dengan segala upaya dan usaha
yang disertai dengan doa, karena sesungguhnya nasib seseorang
manusia tidak akan berubah dengan sendirinya tanpa berusaha”.
(#Penulis)
“Barang siapa yang mengamalkan yang diketahuinya maka Allah
menganugrahkan ilmu yang belum diketahuinya”.
(#Shihab, 1994: 439)
“Allah akan meninggikan derajat orang-orang yang beriman
diantaramu dan orang-orang yang berilmu pengetahuan”.
(#Qs.al-Mujadalah:11)
“Bertakwalah pada Allah, maka Allah akan mengajarimu.
Sesungguhnya Allah Maha Mengetahui segala sesuatu”.
(#Surat Al-Baqarah, ayat 282)
vi
PENGARUH LAPISAN KARBON PADA CETAKAN PERMANEN
TERHADAP DISTRIBUSI KEKERASAN GRINDING CYL
DENGAN MATERIAL BESI COR KELABU
Husen Muhammad Assrofi, Agus Yulianto
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A Yani Tromol Pos I Pabelan Kartasura
e-mail: husenmuhammad284@gmail.com
ABSTRAKSI
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh lapisan karbon
pada solidifikasi besi cor kelabu dalam cetakan permanen untuk tapping
awal. Penelitian ini menggunakan cetakan permanen besi cor ductile
(FCD). Metodologi penelitian ini di lakukan dengan melting besi cor dalam
tungku induksi kemudian di tuang pada cetakan FCD yang dilapisi karbon
untuk membuat spesimen besi cor kelabu kemudian diuji sifat-sifat fisis
dan mekanis. Pengujian dalam bentuk cairan besi cor kelabu
menggunakan alat uji CE Meter lalu pada spesimen besi cor kelabu di uji
komposisi kimia dengan spectrometer kemudian di uji kekerasan dan foto
mikro yang di ambil dari bagian yang kontak langsung dengan udara dan
yang kontak langsung dengan cetakan FCD.
Hasil penelitian berupa grafik yang di peroleh dari CE Meter
menunjukkan temperatur 1260.3°C saat proses tapping awal di tuang
dalam cetakan di mulai pada grafik yang terbaca CE Meter terjadi
penurunan temperatur, pada temperatur liquid 1121.3°C bentuknya masih
cair sampai temperatur solid 1118.7°C sehingga di peroleh nilai
CEL=4,47% ; C=3,98% ; dan SI=1,86% di mana besi mulai padat namun
masih berwarna merah hingga temperatur 1060°C dan mengeras dalam
waktu 180 detik, sedangkan hasil uji komposisi kimia dalam bentuk solid
atau padat antara lain : Fe 93,26% ; C 3,06% ; Si 1,80% dan unsur
lainnya di bawah 1%. Hasil uji struktur mikro bagian spesimen yang di uji
kekerasan terlihat grafit dan sementit dan hasil uji kekerasan spesimen
pada bagian A=82.54, 90.15, 91.27, 87.60, 86.09. B=86.60, 90.44, 90.03,
88.77, 88.60. C=92.07, 96.20, 96.66, 88.38, 90.83. dan D= 96.12, 92.85,
92.28, 93.81, 94.50 dan harga kekerasan tertinggi yaitu pada bagian C3
sebesar 96.66, sedangkan harga kekerasan terendah yaitu pada bagian
A1 sebesar 82.54. Berdasarkan data tersebut dapat di simpulkan bahwa
setiap bagian mempunyai tingkat kekerasan yang bervariatif, karena
setiap titik atau bagian yang di uji mempunyai kandungan karbon yang
berbeda-beda. Semakin tinggi kandungan karbon maka akan semakin
tinggi tingkat kekerasannya serta mempengaruhi sifat fisis besi cor kelabu.
Kata kunci : Solidifikasi, molding FCD, spectrometer, struktur mikro,
kekerasan.
vii
PENGARUH LAPISAN KARBON PADA CETAKAN PERMANEN
TERHADAP DISTRIBUSI KEKERASAN GRINDING CYL
DENGAN MATERIAL BESI COR KELABU
Husen Muhammad Assrofi, Agus Yulianto
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A Yani Tromol Pos I Pabelan Kartasura
e-mail: husenmuhammad284@gmail.com
ABSTRACT
The research aims to determine the effect of the carbon coating on
the solidification of gray cast iron in a permanent mold for the initial
tapping. This research uses a permanent mold cast iron ductile (FCD).
This research methodology was conducted with cast iron melting in
induction furnace and the is poured in the mold FCD coated carbon to
create gray cast iron specimens were then tested the physical properties
and mechanical. The testing in the form of liquid grey cast iron CE Meter
test equipment spectrometer then in the micro hardness tester and photos
are taken from the direct contact with the air and direct contact the mold
FCD.
The result of the research is a chart obtained from CE Meter
indicates the temperature 1260.3°C during tapping intial cast in the mold
begins on the chart that reads CE Meter decrease temperature of solid
1118.7°C so that the value CEL= 4,47% ; C= 3,98% and SI= 1,86% where
in iron solid starts but still the red until 1060°C temperature and hardened
whitin 180 seconds, while the result of chemical composition in the form of
solid or solid among others : Fe 93,26% ; C 3,06% ; Si 1,80% and other
elements below 1%. Test result microstructure in the section of the
specimen hardness test looks graphite and cementite and hardness test
result A=82.54, 90.15, 91.27, 87.60, 86.09. B=86.60, 90.44, 90.03, 88.77,
88.60. C=92.07, 96.20, 96.66, 88.38, 90.83. and D= 96.12, 92.85, 92.28,
93.81, 94.50 and specimens at the highest hardness rate in the C3 at
96.66 , while the price of the A1 82.54 based on this data we can conclude
that each part has a varied level of hardness, because each point or
section in the test has a carbon content of different the higher the carbon
content. The higher the level of hardness and influence the nature of
fission gray cast iron.
Keyword : solidification, molding FCD, spectrometer, microstructure,
hardness.
viii
HALAMAN PERSEMBAHAN
Assalamu’alaikum Wr.Wb
Syukur
Alhamdulillah, dipanjatkan kehadirat Allah SWT atas
berkah dan rahmat-Nya, Beserta Rasulnya. Alhamdulillah penulis selalu
bersyukur ataskemampuan sederhana yang dimiliki. Rasa bangga,
terharu, serta bahagia atas karunia dan kemudahan yang Engkau berikan
akhirnya skripsi yang sederhana ini dapat terselesaikan. Kupersembahkan
karya sederhana ini kepada orang yang sangat kukasihi dan kusayangi.
„‟Ayahanda dan Ibunda Tercinta‟‟
Kepada ayahanda (Edy Joko Santoso) dan ibunda (Surati) tercinta.
Sebagai tanda bakti, hormat dan rasa terimakasih yang tiada terhingga
aku persembahkan karya sederhana ini sebagai rasa bahagia serta terima
kasihku atas segala kasih sayang, nasehat, motivasi, doa yang tiada henti
engkau panjatkan, dukungan yang nyata serta cinta kasih tiada terhingga
yang selama ini Ayahanda dan Ibunda berikan kepada anakmu ini.
Semoga dengan karya sederhana ini menjadi langkah awal untuk
membuat Ayah dan Ibu bahagia.
ix
„‟Kakakku Tersayang‟‟
Terima kasih untuk kakakku (Lupi Kumala Sari) tersayang, tingkah
nakalmu terkadang membuat jengkel tetapi atas doa dan dukungan
membuat adikmu ini menjadi lebih semangat untuk menyusun skripsi
hingga selesai. Mohon maaf apabila adikmu ini belum dapat menjadi
panutan yang baik tetapi akan berusaha menjadi adik yang terbaik.
„‟My Best Friend‟s‟‟
Untuk sahabat seperjuangan skripsiku (Martha dan Endy) terima kasih
atas bantuan,nasihat, doa, hiburan, ejekan dan semangat yang telah
kalian berikan selama pengerjaan skripsi ini. Serta untuk sahabat kuliahku
yang terutama (Angga, Deni, Pedri, Satria) yang selalu memberikan
masukan
dan
meluangkan
mengalami kesulitan
waktu
untuk
mengajari
dalam pembuatan skripsi ini,
saya
apabila
aku ucapkan
terimakasih atas bantuan dan doa kalian semoga persahabatan ini
selamanya. Teman-teman teknik mesin UMS 2012 yang aku tidak bisa
sebutkan namanya satu persatu aku ucapkan terimakasih atas bantuan
kalian semoga keakraban kita selalu terjaga. Amiin.. (M Solidarity)
x
„‟Dosen Pembimbing Tugas Akhirku‟‟
Bapak Agus Yulianto , ST. MT selaku dosen pembimbing tugas akhir
saya, terima kasih banyak atas waktu, bimbingan, dan ilmu yang selama
ini bapak berikan kepada saya selama pengerjaan tugas akhir ini. Semoga
bapak beserta keluarga diberikan kesehatan selalu dan rejeki yang
berlimpah oleh Allah SWT. Amiin.
xi
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr.Wb
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang
telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat
menyelesaikan dan menyusun Laporan Tugas Akhir yang berjudul
“PENGARUH LAPISAN KARBON PADA CETAKAN PERMANEN
TERHADAP DISTRIBUSI KEKERASAN GRINDING CYL DENGAN
MATERIAL BESI COR KELABU” 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 Tri Widodo Besar R, ST.,M.Sc.,Ph.D.selaku Ketua Jurusan
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3.
Bapak Ir. Sunardi Wiyono, M.T. selaku Koordinator Tugas Akhir.
4.
Bapak Agus Yulianto , ST. MT.selaku Dosen Pembimbing utama
Tugas Akhir yang telah banyak memberikan arahan dan bimbingan
kepada penulis.
5.
Bapak Mohammad Alfatih Hendrawan, ST, ST.selaku dosen
Pembimbing Akademik yang memberikan arahan dan semangat
kepada penulis.
6.
Laboratorium Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
yang telah memberikan pengalaman yang bermanfaat.
xii
7.
Kedua orang tua serta semua keluarga yang telah membesarkan,
mendo’akan memotivasi serta membiayai semua kebutuhan penulis
sampai sekarang.
8.
Sahabat dalam penelitian maupun penulisan Martha dan Endy.
9.
Rekan-rekan Teknik Mesin khususnya angkatan 2012 dan semua
pihak yang telah membantu dalam penelitian penulisan Laporan
Tugas Akhir ini baik moril maupun materiil.
Semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak dan juga bisa
menjadi referensi untuk laporan-laporan yang akan dilakukan di kemudian
hari.
Akhirnya apabila ada kritik dan saran yang sifatnya membangunakan
penulis terima dengan senang hati demi sempurnanya laporan ini.
Wassalamu’alaikumWr.Wb
Surakarta,
2017
Penulis
xiii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................ ...i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ..................................................... ..ii
HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................... .iii
HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................... .iv
LEMBAR SOAL ..................................................................................... ..v
LEMBAR MOTTO ................................................................................... .vi
ABSTRAK ............................................................................................... vii
HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................. .ix
KATA PENGANTAR ............................................................................... xii
DAFTAR ISI .......................................................................................... .xiv
DAFTAR GAMBAR ............................................................................... .xvi
DAFTAR TABEL ................................................................................... xviii
DAFTAR SIMBOL ................................................................................. .xix
DAFTAR LAMPIRAN………………………………………………………….xx
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ................................................................... ..1
1.2 Rumusan Masalah………….……………………………………2
1.2 Batasan Masalah ............................................................... ..3
1.3Tujuan Penelitian ................................................................ ..3
1.4 Manfaat Penelitian ............................................................. ..4
1.5 Sistematika Penulisan ........................................................ ..4
BAB IILANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka ............................................................... ..6
2.2Dasar Teori ......................................................................... ..9
2.2.1 Tanur Induksi ............................................................ ..9
2.2.2 Pola .......................................................................... ..9
2.2.3 Pasir Cetak CO2 ....................................................... 10
2.2.4 Cetakan Permanen ................................................... 12
xiv
2.2.5 Pengecoran Logam ................................................... 14
2.2.6 Solidifikasi Logam ..................................................... 14
2.2.7 Klarifikasi Besi Cor .................................................... 15
2.2.8 Besi Cor Paduan ....................................................... 18
2.2.9 Pengaruh Kandungan Unsur Pada Struktur
Besi Cor .................................................................... 18
2.2.10 Diagram Keseimbangan Besi-Karbon ..................... 21
2.2.11 Diagram Transformasi Untuk Pendinginan
CCT (Continuous Cooling Transformation)…………23
2.2.12 Carbon Equivalent Value (CE)……………………….24
2.2.13 Struktur Mikro Besi Cor………………………………..25
2.2.14 Sifat Fisis Pada Besi Cor Kelabu…………………….27
2.2.15 Sifat Mekanis Pada Besi Cor Kelabu………………..29
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian ...................................................... 32
3.2 Penyiapan Alat dan Bahan ................................................. 33
3.3 Proses Pengecoran Paduan Besi Cor Kelabu .................... 37
3.4 Persiapan Benda Uji........................................................... 42
3.5 Pengujian Spesimen .......................................................... 45
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian .................................................................. 52
4.1.1 Hasil Uji CE Meter ..................................................... 52
4.1.2 Pengujian Kekerasan ................................................ 54
4.1.3 Hasil dan pembahasan foto micro…………………….59
4.1.4 Penelitian Komposisi Kimia……………………………64
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan .......................................................................... 65
5.2 Saran ................................................................................... 67
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tungku Induksi (CV. Bonjor Jaya Klaten, 2017) .................. ..9
Gambar 2.2 Pasir Cetak CO2……………………………………………….. 11
Gambar 2.3 Cetakan Permanen ............................................................. 14
Gambar 2.4 Diagram Keseimbangan Besi-Karbon ................................. 21
Gambar 2.5 Diagram CCT Untuk Besi Cor (ASM Handbook, volume 4
Heat Treating, 1991) ............................................................ 24
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ........................................................ 32
Gambar 3.2 Cetakan (FCD) .................................................................... 33
Gambar 3.3 Pemanas Dengan Arang ..................................................... 33
Gambar 3.4 Frame ................................................................................. 33
Gambar 3.5 Pyrometer Laser ................................................................. 34
Gambar 3.6 CE Meter ............................................................................. 34
Gambar 3.7 Tungku Induksi.................................................................... 34
Gambar 3.8 Mesin Amplas ..................................................................... 35
Gambar 3.9 Alat Uji Micro Rockwell ........................................................ 35
Gambar 3.10 Alat Uji Komposisi Kimia ................................................... 35
Gambar 3.11 Alat Uji Foto Micro ............................................................. 36
Gambar 3.12 Wire Cut ............................................................................ 36
Gambar 3.13 Pemanasan Dengan Arang ............................................... 37
Gambar 3.14 Pelapisan Molding Dengan Karbon ................................... 38
Gambar 3.15 Penuangan Logam Cair ke Cup CE Meter ........................ 38
Gambar 3.16 Penuangan Logam Cair ke Cetakan ................................. 39
Gambar 3.17 Proses Solidifikasi ............................................................. 39
Gambar 3.18 Pendinginan Dengan Udara Bebas ................................... 40
Gambar 3.19 Dimensi Spesimen ............................................................ 40
Gambar 3.20 Gambar Teknik Potongan Spesimen ................................. 41
Gambar 3.21 Hasil Pemotongan Dengan Wire Cut ................................. 41
Gambar 3.22 Proses Preparasi............................................................... 42
xvi
Gambar 3.23 Mesin Grinding (Polman Ceper, 2017) .............................. 43
Gambar 3.24 Prinsip Kerja Rokwell Hardness Tester (HRB) .................. 47
Gambar 3.25 Alat Uji Kekerasan Rockwell Hardness Tester
(Lab Bahan Polman Ceper, 2017) ..................................... 47
Gambar 3.26 Olympus Metallurgical Microscope dan Olympus
Photomicrographic System (Lab Bahan Polman, 2017 ...... 49
Gambar 3.27 Pemasangan Spesimen ke Detector ................................. 51
Gambar 3.28 Spectrometer (Lab Bahan Polman Ceper, 2017) ............... 51
Gambar 4.1 Grafik Hasil Uji Peleburan ................................................... 52
Gambar 4.2 Gambar Keseimbangan Besi-Karbon………………………...52
Gambar 4.3 Bagian Yang Di Uji Kekerasan (Rockwell) ........................... 54
Gambar 4.4 Diagram Harga Kekerasan Bagian A .................................. 55
Gambar 4.5 Diagram Harga Kekerasan Bagian B .................................. 56
Gambar 4.6 Diagram Harga Kekerasan Bagian C .................................. 57
Gambar 4.7 Diagram Harga Kekerasan Bagian D .................................. 58
Gambar 4.8 Hasil Foto Micro Bagian A1,A2,A3,A4,A5 Dengan
Pembesaran 200x ................................................................ 60
Gambar 4.9 Hasil Foto Micro Bagian B1,B2,B3,B4,B5 Dengan
Pembesaran 200x ................................................................ 61
Gambar 4.10 Hasil Foto Micro Bagian C1,C2,C3,C4,C5 Dengan
Pembesaran 200x ................................................................ 61
Gambar 4.11 Hasil Foto Micro Bagian D1,D2,D3,D4,D5 Dengan
Pembesaran 200x ................................................................ 62
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Standar Besi Cor Kelabu Menurut JIS ..................................... 16
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell Menggunakan
Karbon pada Bagian A..…………………………………………..55
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell Tidak
Menggunakan Karbon pada Bagian A…………………………55
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell Menggunakan
Karbon pada Bagian B ……………….………………………….56
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell Tidak
Menggunakan Karbon pada Bagian B…………………………56
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell Menggunakan
Karbon pada Bagian C ………………………………………….57
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell Tidak
Menggunakan Karbon pada Bagian C…………………………57
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell Menggunakan
Karbon pada Bagian D ………………………………………….58
Tabel 4.8 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell Tidak
Menggunakan Karbon pada Bagian D…………………………58
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Komposisi Kimia Bagian Atas…………………64
xviii
DAFTAR SIMBOL
CEV = Carbon Equivalent Value
C
= Kandungan Karbon (%)
Si
= Kandungan Silikon (%)
P
= Kandungan Fosfor (%)
xix
DAFTAR LAMPIRAN
ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences
Pengujian Metalografi
Pengujian Kekerasan Rockwell
Pengujian Komposisi Kimia
xx
PENGARUH LAPISAN KARBON PADA CETAKAN PERMANEN
TERHADAP DISTRIBUSI KEKERASAN GRINDING CYL
DENGAN MATERIAL BESI COR KELABU
Disusun Sebagai Syarat Untuk Menyelesaikan Program Studi Strata Satu
Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disususun Oleh :
HUSEN MUHAMMAD ASSROFI
NIM : D 200 120 160
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2017
i
ii
iii
iv
LEMBAR SOAL TUGAS
v
HALAMAN MOTTO
“Man jaddahwajadah, selama kita bersungguh-sungguh, maka kita
akan memetik buah yang manis. Segala keputusan hanya ditangan
kita sendiri, kita mampu untuk itu”.
(#B.J. Habibie)
“Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang tidak
menyadari betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan saat
mereka menyerah”.
(#Thomas Alfa Edison)
“Kesuksesan hanya dapat diraih dengan segala upaya dan usaha
yang disertai dengan doa, karena sesungguhnya nasib seseorang
manusia tidak akan berubah dengan sendirinya tanpa berusaha”.
(#Penulis)
“Barang siapa yang mengamalkan yang diketahuinya maka Allah
menganugrahkan ilmu yang belum diketahuinya”.
(#Shihab, 1994: 439)
“Allah akan meninggikan derajat orang-orang yang beriman
diantaramu dan orang-orang yang berilmu pengetahuan”.
(#Qs.al-Mujadalah:11)
“Bertakwalah pada Allah, maka Allah akan mengajarimu.
Sesungguhnya Allah Maha Mengetahui segala sesuatu”.
(#Surat Al-Baqarah, ayat 282)
vi
PENGARUH LAPISAN KARBON PADA CETAKAN PERMANEN
TERHADAP DISTRIBUSI KEKERASAN GRINDING CYL
DENGAN MATERIAL BESI COR KELABU
Husen Muhammad Assrofi, Agus Yulianto
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A Yani Tromol Pos I Pabelan Kartasura
e-mail: husenmuhammad284@gmail.com
ABSTRAKSI
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh lapisan karbon
pada solidifikasi besi cor kelabu dalam cetakan permanen untuk tapping
awal. Penelitian ini menggunakan cetakan permanen besi cor ductile
(FCD). Metodologi penelitian ini di lakukan dengan melting besi cor dalam
tungku induksi kemudian di tuang pada cetakan FCD yang dilapisi karbon
untuk membuat spesimen besi cor kelabu kemudian diuji sifat-sifat fisis
dan mekanis. Pengujian dalam bentuk cairan besi cor kelabu
menggunakan alat uji CE Meter lalu pada spesimen besi cor kelabu di uji
komposisi kimia dengan spectrometer kemudian di uji kekerasan dan foto
mikro yang di ambil dari bagian yang kontak langsung dengan udara dan
yang kontak langsung dengan cetakan FCD.
Hasil penelitian berupa grafik yang di peroleh dari CE Meter
menunjukkan temperatur 1260.3°C saat proses tapping awal di tuang
dalam cetakan di mulai pada grafik yang terbaca CE Meter terjadi
penurunan temperatur, pada temperatur liquid 1121.3°C bentuknya masih
cair sampai temperatur solid 1118.7°C sehingga di peroleh nilai
CEL=4,47% ; C=3,98% ; dan SI=1,86% di mana besi mulai padat namun
masih berwarna merah hingga temperatur 1060°C dan mengeras dalam
waktu 180 detik, sedangkan hasil uji komposisi kimia dalam bentuk solid
atau padat antara lain : Fe 93,26% ; C 3,06% ; Si 1,80% dan unsur
lainnya di bawah 1%. Hasil uji struktur mikro bagian spesimen yang di uji
kekerasan terlihat grafit dan sementit dan hasil uji kekerasan spesimen
pada bagian A=82.54, 90.15, 91.27, 87.60, 86.09. B=86.60, 90.44, 90.03,
88.77, 88.60. C=92.07, 96.20, 96.66, 88.38, 90.83. dan D= 96.12, 92.85,
92.28, 93.81, 94.50 dan harga kekerasan tertinggi yaitu pada bagian C3
sebesar 96.66, sedangkan harga kekerasan terendah yaitu pada bagian
A1 sebesar 82.54. Berdasarkan data tersebut dapat di simpulkan bahwa
setiap bagian mempunyai tingkat kekerasan yang bervariatif, karena
setiap titik atau bagian yang di uji mempunyai kandungan karbon yang
berbeda-beda. Semakin tinggi kandungan karbon maka akan semakin
tinggi tingkat kekerasannya serta mempengaruhi sifat fisis besi cor kelabu.
Kata kunci : Solidifikasi, molding FCD, spectrometer, struktur mikro,
kekerasan.
vii
PENGARUH LAPISAN KARBON PADA CETAKAN PERMANEN
TERHADAP DISTRIBUSI KEKERASAN GRINDING CYL
DENGAN MATERIAL BESI COR KELABU
Husen Muhammad Assrofi, Agus Yulianto
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A Yani Tromol Pos I Pabelan Kartasura
e-mail: husenmuhammad284@gmail.com
ABSTRACT
The research aims to determine the effect of the carbon coating on
the solidification of gray cast iron in a permanent mold for the initial
tapping. This research uses a permanent mold cast iron ductile (FCD).
This research methodology was conducted with cast iron melting in
induction furnace and the is poured in the mold FCD coated carbon to
create gray cast iron specimens were then tested the physical properties
and mechanical. The testing in the form of liquid grey cast iron CE Meter
test equipment spectrometer then in the micro hardness tester and photos
are taken from the direct contact with the air and direct contact the mold
FCD.
The result of the research is a chart obtained from CE Meter
indicates the temperature 1260.3°C during tapping intial cast in the mold
begins on the chart that reads CE Meter decrease temperature of solid
1118.7°C so that the value CEL= 4,47% ; C= 3,98% and SI= 1,86% where
in iron solid starts but still the red until 1060°C temperature and hardened
whitin 180 seconds, while the result of chemical composition in the form of
solid or solid among others : Fe 93,26% ; C 3,06% ; Si 1,80% and other
elements below 1%. Test result microstructure in the section of the
specimen hardness test looks graphite and cementite and hardness test
result A=82.54, 90.15, 91.27, 87.60, 86.09. B=86.60, 90.44, 90.03, 88.77,
88.60. C=92.07, 96.20, 96.66, 88.38, 90.83. and D= 96.12, 92.85, 92.28,
93.81, 94.50 and specimens at the highest hardness rate in the C3 at
96.66 , while the price of the A1 82.54 based on this data we can conclude
that each part has a varied level of hardness, because each point or
section in the test has a carbon content of different the higher the carbon
content. The higher the level of hardness and influence the nature of
fission gray cast iron.
Keyword : solidification, molding FCD, spectrometer, microstructure,
hardness.
viii
HALAMAN PERSEMBAHAN
Assalamu’alaikum Wr.Wb
Syukur
Alhamdulillah, dipanjatkan kehadirat Allah SWT atas
berkah dan rahmat-Nya, Beserta Rasulnya. Alhamdulillah penulis selalu
bersyukur ataskemampuan sederhana yang dimiliki. Rasa bangga,
terharu, serta bahagia atas karunia dan kemudahan yang Engkau berikan
akhirnya skripsi yang sederhana ini dapat terselesaikan. Kupersembahkan
karya sederhana ini kepada orang yang sangat kukasihi dan kusayangi.
„‟Ayahanda dan Ibunda Tercinta‟‟
Kepada ayahanda (Edy Joko Santoso) dan ibunda (Surati) tercinta.
Sebagai tanda bakti, hormat dan rasa terimakasih yang tiada terhingga
aku persembahkan karya sederhana ini sebagai rasa bahagia serta terima
kasihku atas segala kasih sayang, nasehat, motivasi, doa yang tiada henti
engkau panjatkan, dukungan yang nyata serta cinta kasih tiada terhingga
yang selama ini Ayahanda dan Ibunda berikan kepada anakmu ini.
Semoga dengan karya sederhana ini menjadi langkah awal untuk
membuat Ayah dan Ibu bahagia.
ix
„‟Kakakku Tersayang‟‟
Terima kasih untuk kakakku (Lupi Kumala Sari) tersayang, tingkah
nakalmu terkadang membuat jengkel tetapi atas doa dan dukungan
membuat adikmu ini menjadi lebih semangat untuk menyusun skripsi
hingga selesai. Mohon maaf apabila adikmu ini belum dapat menjadi
panutan yang baik tetapi akan berusaha menjadi adik yang terbaik.
„‟My Best Friend‟s‟‟
Untuk sahabat seperjuangan skripsiku (Martha dan Endy) terima kasih
atas bantuan,nasihat, doa, hiburan, ejekan dan semangat yang telah
kalian berikan selama pengerjaan skripsi ini. Serta untuk sahabat kuliahku
yang terutama (Angga, Deni, Pedri, Satria) yang selalu memberikan
masukan
dan
meluangkan
mengalami kesulitan
waktu
untuk
mengajari
dalam pembuatan skripsi ini,
saya
apabila
aku ucapkan
terimakasih atas bantuan dan doa kalian semoga persahabatan ini
selamanya. Teman-teman teknik mesin UMS 2012 yang aku tidak bisa
sebutkan namanya satu persatu aku ucapkan terimakasih atas bantuan
kalian semoga keakraban kita selalu terjaga. Amiin.. (M Solidarity)
x
„‟Dosen Pembimbing Tugas Akhirku‟‟
Bapak Agus Yulianto , ST. MT selaku dosen pembimbing tugas akhir
saya, terima kasih banyak atas waktu, bimbingan, dan ilmu yang selama
ini bapak berikan kepada saya selama pengerjaan tugas akhir ini. Semoga
bapak beserta keluarga diberikan kesehatan selalu dan rejeki yang
berlimpah oleh Allah SWT. Amiin.
xi
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr.Wb
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang
telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat
menyelesaikan dan menyusun Laporan Tugas Akhir yang berjudul
“PENGARUH LAPISAN KARBON PADA CETAKAN PERMANEN
TERHADAP DISTRIBUSI KEKERASAN GRINDING CYL DENGAN
MATERIAL BESI COR KELABU” 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 Tri Widodo Besar R, ST.,M.Sc.,Ph.D.selaku Ketua Jurusan
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3.
Bapak Ir. Sunardi Wiyono, M.T. selaku Koordinator Tugas Akhir.
4.
Bapak Agus Yulianto , ST. MT.selaku Dosen Pembimbing utama
Tugas Akhir yang telah banyak memberikan arahan dan bimbingan
kepada penulis.
5.
Bapak Mohammad Alfatih Hendrawan, ST, ST.selaku dosen
Pembimbing Akademik yang memberikan arahan dan semangat
kepada penulis.
6.
Laboratorium Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
yang telah memberikan pengalaman yang bermanfaat.
xii
7.
Kedua orang tua serta semua keluarga yang telah membesarkan,
mendo’akan memotivasi serta membiayai semua kebutuhan penulis
sampai sekarang.
8.
Sahabat dalam penelitian maupun penulisan Martha dan Endy.
9.
Rekan-rekan Teknik Mesin khususnya angkatan 2012 dan semua
pihak yang telah membantu dalam penelitian penulisan Laporan
Tugas Akhir ini baik moril maupun materiil.
Semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak dan juga bisa
menjadi referensi untuk laporan-laporan yang akan dilakukan di kemudian
hari.
Akhirnya apabila ada kritik dan saran yang sifatnya membangunakan
penulis terima dengan senang hati demi sempurnanya laporan ini.
Wassalamu’alaikumWr.Wb
Surakarta,
2017
Penulis
xiii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................ ...i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ..................................................... ..ii
HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................... .iii
HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................... .iv
LEMBAR SOAL ..................................................................................... ..v
LEMBAR MOTTO ................................................................................... .vi
ABSTRAK ............................................................................................... vii
HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................. .ix
KATA PENGANTAR ............................................................................... xii
DAFTAR ISI .......................................................................................... .xiv
DAFTAR GAMBAR ............................................................................... .xvi
DAFTAR TABEL ................................................................................... xviii
DAFTAR SIMBOL ................................................................................. .xix
DAFTAR LAMPIRAN………………………………………………………….xx
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ................................................................... ..1
1.2 Rumusan Masalah………….……………………………………2
1.2 Batasan Masalah ............................................................... ..3
1.3Tujuan Penelitian ................................................................ ..3
1.4 Manfaat Penelitian ............................................................. ..4
1.5 Sistematika Penulisan ........................................................ ..4
BAB IILANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka ............................................................... ..6
2.2Dasar Teori ......................................................................... ..9
2.2.1 Tanur Induksi ............................................................ ..9
2.2.2 Pola .......................................................................... ..9
2.2.3 Pasir Cetak CO2 ....................................................... 10
2.2.4 Cetakan Permanen ................................................... 12
xiv
2.2.5 Pengecoran Logam ................................................... 14
2.2.6 Solidifikasi Logam ..................................................... 14
2.2.7 Klarifikasi Besi Cor .................................................... 15
2.2.8 Besi Cor Paduan ....................................................... 18
2.2.9 Pengaruh Kandungan Unsur Pada Struktur
Besi Cor .................................................................... 18
2.2.10 Diagram Keseimbangan Besi-Karbon ..................... 21
2.2.11 Diagram Transformasi Untuk Pendinginan
CCT (Continuous Cooling Transformation)…………23
2.2.12 Carbon Equivalent Value (CE)……………………….24
2.2.13 Struktur Mikro Besi Cor………………………………..25
2.2.14 Sifat Fisis Pada Besi Cor Kelabu…………………….27
2.2.15 Sifat Mekanis Pada Besi Cor Kelabu………………..29
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian ...................................................... 32
3.2 Penyiapan Alat dan Bahan ................................................. 33
3.3 Proses Pengecoran Paduan Besi Cor Kelabu .................... 37
3.4 Persiapan Benda Uji........................................................... 42
3.5 Pengujian Spesimen .......................................................... 45
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian .................................................................. 52
4.1.1 Hasil Uji CE Meter ..................................................... 52
4.1.2 Pengujian Kekerasan ................................................ 54
4.1.3 Hasil dan pembahasan foto micro…………………….59
4.1.4 Penelitian Komposisi Kimia……………………………64
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan .......................................................................... 65
5.2 Saran ................................................................................... 67
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tungku Induksi (CV. Bonjor Jaya Klaten, 2017) .................. ..9
Gambar 2.2 Pasir Cetak CO2……………………………………………….. 11
Gambar 2.3 Cetakan Permanen ............................................................. 14
Gambar 2.4 Diagram Keseimbangan Besi-Karbon ................................. 21
Gambar 2.5 Diagram CCT Untuk Besi Cor (ASM Handbook, volume 4
Heat Treating, 1991) ............................................................ 24
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ........................................................ 32
Gambar 3.2 Cetakan (FCD) .................................................................... 33
Gambar 3.3 Pemanas Dengan Arang ..................................................... 33
Gambar 3.4 Frame ................................................................................. 33
Gambar 3.5 Pyrometer Laser ................................................................. 34
Gambar 3.6 CE Meter ............................................................................. 34
Gambar 3.7 Tungku Induksi.................................................................... 34
Gambar 3.8 Mesin Amplas ..................................................................... 35
Gambar 3.9 Alat Uji Micro Rockwell ........................................................ 35
Gambar 3.10 Alat Uji Komposisi Kimia ................................................... 35
Gambar 3.11 Alat Uji Foto Micro ............................................................. 36
Gambar 3.12 Wire Cut ............................................................................ 36
Gambar 3.13 Pemanasan Dengan Arang ............................................... 37
Gambar 3.14 Pelapisan Molding Dengan Karbon ................................... 38
Gambar 3.15 Penuangan Logam Cair ke Cup CE Meter ........................ 38
Gambar 3.16 Penuangan Logam Cair ke Cetakan ................................. 39
Gambar 3.17 Proses Solidifikasi ............................................................. 39
Gambar 3.18 Pendinginan Dengan Udara Bebas ................................... 40
Gambar 3.19 Dimensi Spesimen ............................................................ 40
Gambar 3.20 Gambar Teknik Potongan Spesimen ................................. 41
Gambar 3.21 Hasil Pemotongan Dengan Wire Cut ................................. 41
Gambar 3.22 Proses Preparasi............................................................... 42
xvi
Gambar 3.23 Mesin Grinding (Polman Ceper, 2017) .............................. 43
Gambar 3.24 Prinsip Kerja Rokwell Hardness Tester (HRB) .................. 47
Gambar 3.25 Alat Uji Kekerasan Rockwell Hardness Tester
(Lab Bahan Polman Ceper, 2017) ..................................... 47
Gambar 3.26 Olympus Metallurgical Microscope dan Olympus
Photomicrographic System (Lab Bahan Polman, 2017 ...... 49
Gambar 3.27 Pemasangan Spesimen ke Detector ................................. 51
Gambar 3.28 Spectrometer (Lab Bahan Polman Ceper, 2017) ............... 51
Gambar 4.1 Grafik Hasil Uji Peleburan ................................................... 52
Gambar 4.2 Gambar Keseimbangan Besi-Karbon………………………...52
Gambar 4.3 Bagian Yang Di Uji Kekerasan (Rockwell) ........................... 54
Gambar 4.4 Diagram Harga Kekerasan Bagian A .................................. 55
Gambar 4.5 Diagram Harga Kekerasan Bagian B .................................. 56
Gambar 4.6 Diagram Harga Kekerasan Bagian C .................................. 57
Gambar 4.7 Diagram Harga Kekerasan Bagian D .................................. 58
Gambar 4.8 Hasil Foto Micro Bagian A1,A2,A3,A4,A5 Dengan
Pembesaran 200x ................................................................ 60
Gambar 4.9 Hasil Foto Micro Bagian B1,B2,B3,B4,B5 Dengan
Pembesaran 200x ................................................................ 61
Gambar 4.10 Hasil Foto Micro Bagian C1,C2,C3,C4,C5 Dengan
Pembesaran 200x ................................................................ 61
Gambar 4.11 Hasil Foto Micro Bagian D1,D2,D3,D4,D5 Dengan
Pembesaran 200x ................................................................ 62
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Standar Besi Cor Kelabu Menurut JIS ..................................... 16
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell Menggunakan
Karbon pada Bagian A..…………………………………………..55
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell Tidak
Menggunakan Karbon pada Bagian A…………………………55
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell Menggunakan
Karbon pada Bagian B ……………….………………………….56
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell Tidak
Menggunakan Karbon pada Bagian B…………………………56
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell Menggunakan
Karbon pada Bagian C ………………………………………….57
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell Tidak
Menggunakan Karbon pada Bagian C…………………………57
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell Menggunakan
Karbon pada Bagian D ………………………………………….58
Tabel 4.8 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell Tidak
Menggunakan Karbon pada Bagian D…………………………58
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Komposisi Kimia Bagian Atas…………………64
xviii
DAFTAR SIMBOL
CEV = Carbon Equivalent Value
C
= Kandungan Karbon (%)
Si
= Kandungan Silikon (%)
P
= Kandungan Fosfor (%)
xix
DAFTAR LAMPIRAN
ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences
Pengujian Metalografi
Pengujian Kekerasan Rockwell
Pengujian Komposisi Kimia
xx