TUGAS AKHIR Pengaruh Variasi Temperatur Tuang Dan Jumlah Saluran Turun Terhadap kualitas Coran Berbahan Besi Cor ( FC 25 ).
TUGAS AKHIR
Pengaruh Variasi Temperatur Tuang Dan
Jumlah Saluran Turun Terhadap kualitas Coran
Berbahan Besi Cor ( FC 25 )
Disusun :
Andika Sixtiyas
D 200 040 073
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
Maret 2011
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
Pengaruh Variasi Temperatur Tuang Dan Jumlah Saluran Turun
Terhadap Kualitas Coran Berbahan Besi Cor (FC 25)”, yang dibuat untuk
memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh
yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yag
sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar
kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau
instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan
sebagaimana mestinya.
Surakarta, Maret 2011
Yang menyatakan
Andika Sixtiyas
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas Akhir berjudul “Pengaruh Variasi Temperatur Tuang Dan Jumlah
Saluran Turun Terhadap Kualitas Coran Berbahan Besi Cor (FC 25)”,
telah disetujui Pembimbing dan diterima untuk memenuhi persyaratan
mendapatkan gelar Sarjana Teknik.
Dipersiapkan oleh :
Nama
: ANDIKA SIXTIYAS
NIM
: D 200 040 073
Disetujui pada
Hari
:
Tanggal
:
Pembimbing Utama
Pembimbing Pendamping
Ir. H. Masyrukan, MT.
Ir. Bibit Sugito, MT.
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir berjudul “Pengaruh Variasi Temperatur Tuang Dan Jumlah
Saluran Turun Terhadap Kualitas Coran Berbahan Besi Cor (FC 25)”,
telah disetujui Pembimbing dan diterima untuk memenuhi persyaratan
mendapatkan gelar Sarjana Teknik.
Dipersiapkan oleh :
Nama
: ANDIKA SIXTIYAS
NIM
: D 200 040 073
Disahkan pada
Hari
: ___________
Tanggal
: ___________
Tim Penguji :
Ketua
: Ir. H. Masyrukan, MT
……...........................................
Anggota
: Ir. Bibit Sugito, MT
.................................................
Anggota
: Dr. Supriyono
.................................................
Dekan
Ketua Jurusan
Ir. Agus Riyanto, MT.
Ir. Sartono Putro, MT.
iv
HALAMAN SOAL TUGAS AKHIR
v
HALAMAN MOTTO
Katakanlah: “Sesungguhnya sholatku, ibadakku, hidupku,
dan matiku hanyalah untuk Allah, Tuhan semesta alam
(Q.S. Al-An’aam (6) : 162)
Sesungguhnya Alloh tidak akan mengubah keadaan suatu
kaum, sehingga mereka akan menggubah keadaan yang
ada pada diri mereka sendiri.
(Q.S. Ar Ra’d (13) : 11)
“Orang yang paling utama diantara manusia adalah orang mukmim
yang mempunyai ilmu, dimana kalau dibutuhkan (orang) dia membawa
manfaat/memberi petunjuk, dan kalau tidak dibutuhkan dia
memperkaya/menambah sendiri pengetahuannya”.
(HR. Baihaqi)
JADILAH DIRIMU SENDIRI, JANGAN JADI ORANG LAIN.
Andika Sixtiyas
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN
Dengan perasaan syukur, bangga, haru, dan penghargaan yang
mendalam, setelah melewati berbagai cobaan, halangan maupun rintangan
dalam perjuangan yang panjang, Aku mempersembahkan Tugas Akhir ini
kepada :
¾ Ibunda tercinta “Sri Wasiati”, dengan kebesaran cintanya, yang
senantiasa menuntunku dan mencurahkan hamparan do’a untukku,
mengajariku arti hidup dan kehidupan, sehingga aku dapat menghargai
setiap waktu dan kesempatan.
¾ Ayahanda “Sujito Harjono”, terima kasih Ayah, ku persembahkan gelar ini
buat mu yang telah lama engkau nanti.
¾ Buat kakak-kakakku dan adik-adikku.
¾ Saudara-saudaraku seiman seagama.
¾ Teman-teman
mahasiswa
jurusan
Muhammadiyah Surakarta angkatan 2004.
vii
Teknik
Mesin
Universitas
KATA PENGANTAR
Assalaamu’alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillaahirabbil’aalamin, segala puji syukur kita panjatkan kepada
Allah SWT, Tuhan Yang Maha Mulia lagi Maha Perkasa. Karena atas rahmatNya yang senantiasa memberikan pertolongan serta hidayah-Nya yang telah
membukakan pintu dalam hati dan pikiran, sehingga penulis mampu
menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini dengan baik.
Shalawat serta salam semoga tetap tercurah kepada junjungan Nabi
besar kita Muhammad SAW, beserta keluarga, sahabat-sahabatnya, tabi’ien,
tabi’iet - tabi’ien, dan seluruh pengikut setia Nabi Muhammad SAW sampai
akhir zaman, Amiin.
Adapun tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk mencapai
gelar Sarjana Tenik dari Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta yang mempunyai arti penting, selain sebagai salah
satu mata kuliah wajib, juga untuk menerapkan ilmu yang dipelajari selama ini
sebagai aktualisasi secara nyata, seperti yang diwujudkan dalam penyusunan
Tugas Akhir ini.
Dalam penyusunan tugas akhir
ini, cukup banyak hambatan dan
permasalahan yang penulis hadapi. Namun berkat rahmat Allah SWT melalui
berbagai pihak yang telah memberikan dorongan, bimbingan, arahan serta
bantuan maka segala permasalahan tersebut telah dilalui.
viii
Maka pada kesempatan ini penulis bermaksud untuk menyampaikan
ucapan terima kasih yang sedalam-dalamnya kepada yang terhormat :
1. Bapak Ir. Agus Riyanto, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Ir. Sartono Putro, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Ir. H. Masyrukan, MT, selaku Dosen Pembimbing I yang telah
membimbing, mengarahkan, memberikan petunjuk dalam penyusunan
Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah.
4. Bapak Ir. Bibit Sugito, MT, selaku Dosen Pembimbing II yang telah
membimbing, mengarahkan, memberikan petunjuk dalam penyusunan
Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah.
5. Bapak Nur Aklis, ST, selaku pembimbing akademik.
6. Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta yang
telah memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis selama mengikuti
kegiatan kuliah.
7. Kedua orang tuaku serta Seluruh kakak - kakakku dan adik-adikku yang
setiap waktu selalu mendoakan, memberikan semangat, dorongan,
motivasi dan biaya selama ini.
8. Teman-teman seperjuanganku, Santosa, Sarno, Yogie, mas Joko,Budi,
terima kasih kerja samanya.
9. Mas Sri Partopo TU, terima kasih atas semua bantuan yang telah
diberikan.
10. Teman–teman TM’04, atas kerjasama dan kekompakannya.
ix
Mudah-mudahan Allah SWT senantiasa mencurahkan rahmad-Nya
terhadap ketulusan semua pihak yang telah membantu penyusunan skripsi ini
dan semoga dijadikan-Nya sebagai amalan jariyah sebagai bekal untuk
kehidupan masa depan. Amin.
Dan penulis menyadari sepenuhnya bahwa tugas akhir ini banyak
terdapat kekurangan yang perlu untuk penyempurnaan. Maka dari itu saran
serta kritikan yang dapat membangun sangatlah penulis harapkan demi
kesempurnaan dalam penulisan ini.
Wassalaamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, Maret 2011
Penulis
x
PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN JUMLAH
SALURAN TURUN TERHADAP KUALITAS CORAN
BERBAHAN BESI COR ( FC 25 )
Andika Sixtiyas, Masyrukan, Bibit Sugito
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Pabelan Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura
Email : dika.six@gmail.com
ABSTRAKSI
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui kekuatan tarik pada uji
tarik, harga kekerasan,harga Impact, hasil foto mikro,hasil uji komposisi kimia
dari besi cor (FC 25),mengetahui kualitas coran yang dipengaruhi variasi
temperatur tuang dan jumlah saluran turun,mengetahui laju temperatur tuang
yang bagus untuk proses penuangan pada pengecoran,mengetahui jumlah
saluran turun yang bagus untuk pengecoran.
Alat uji yang digunakan untuk pengujian adalah alat uji metode Vickers
(Piramida Intan) untuk uji kekerasan, alat uji servo pulser untuk uji tarik, alat
uji Charpy Test model takik V untuk uji impact, alat uji Spectro Unsur untuk uji
komposisi kimia, alat uji Microscope Olympus Photomicrographic System
untuk uji struktur mikro.
Dari hasil uji kekerasan, didapat harga kekerasan tertinggi yaitu
spesimen C (C2), sebesar 0,256 kg/mm². Dari hasil uji tarik, didapat nilai
Tegangan Tarik semua sama yaitu sebesar 124,841 N/mm².Nilai Regangan
dan ∆L terbesar ada di spesimen A( A1 ) dengan nilai Regangan
5,36×
J/mm² dan ∆L 0,119 mm.Modulus Elastisitas terbesar di
spesimen B (B1)sebesar 693,561 N/mm². Dari hasil uji Impact, didapat nilai
Impact dan energi sisa terbesar ada di spesimen C ( C2 ) dengan nilai Impact
7,14×
J/mm² dan energi sisa 148,04 J. Dari hasil photo mikro, pada photo
terdapat perlit lebih banyak disamping grafit dan steadit.Perlit terbentuk dari
susunan ferit (Fe) dan sementit (Fe3C),sedang sementit terbentuk dari ikatan
3 besi (Fe) dan 1 karbon (C)dengan perlit lebih banyak menyebabkan
kekerasan dan kekuatan tarik lebih tinggi. Ferit lebih banyak menyebabkan
kekerasan dan kekuatan tariknya rendah daripada perlit dan grafit yang
tersebar merata,membaur membuat ikatan lebih besar yang menyebabkan
kekerasan dan kekuatan tarik rendah.Grafit yang membentuk ikatan memiliki
bentuk lamel yang membuat besi cor FC 25 tidak kuat dan getas. Dari hasil
uji komposisi kimia, besarnya unsur karbon yaitu 3,692 %, yang artinya besi
cor mempunyai kekuatan tarik tinggi, dan besi cor termasuk kategori besi cor
kelabu karena mengandung unsur Si ≥ 2 %.
Kata kunci : Pengecoran, Pasir Besi, Spesimen, Temperatur Tuang,
Saluran Turun.
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ....................................................................................
i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI .......................................................
ii
HALAMAN PERSETUJUAN .....................................................................
iii
HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................
iv
HALAMAN SOAL TUGAS AKHIR ............................................................
v
HALAMAN MOTTO ..................................................................................
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN ....................................................................
vii
KATA PENGANTAR .................................................................................
viii
ABSTRAKSI ...............................................................................................
xi
DAFTAR ISI ..............................................................................................
xii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................
xvi
DAFTAR TABEL ....................................................................................... xviii
DAFTAR NOTASI .....................................................................................
xix
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................
xx
BAB I PENDAHULUAN ...........................................................................
1
1.1. Latar Belakang .....................................................................
1
1.2. Tujuan Penelitian .................................................................
3
1.3. Manfaat Penelitian ...............................................................
3
1.4. Lingkup Penelitian .................................................................
4
1.5. Metode Penelitian ................................................................
4
1.6. Sistematika Penulisan ..........................................................
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................
7
2.1. Tinjauan Pustaka ..................................................................
7
2.2. Landasan Teori .....................................................................
9
2.2.1. Pengecoran (Casting) ................................................
9
2.2.2. Teknologi pengecoran dengan metode pasir .............
10
2.2.3. Pengecoran cetakan pasir .........................................
11
2.2.4. Pasir besi ...................................................................
15
xii
2.2.5. Diagram keseimbangan besi - karbon .......................
16
2.2.6. Besi cor .......................................................................
18
2.2.7. Macam – macam besi cor ..........................................
18
2.2.8. Pembekuan besi cor ..................................................
20
2.2.9. Struktur besi cor ........................................................
22
2.2.10. Pengaruh kandungan unsur pada struktur besi cor ...
25
2.2.11. Sifat fisis dan mekanis besi cor ..................................
27
2.3. Pengujian bahan ..................................................................
31
2.3.1. Pengujian kekerasan ..................................................
32
2.3.2. Pengujian tarik ............................................................
35
2.3.3. Pengujian impact .......................................................
39
2.3.4. Pengujian komposisi kimia ........................................
40
2.3.5. Pengujian struktur mikro ............................................
41
BAB III METODOLOGI PENELITIAN .......................................................
42
3.1. Rancangan penelitian ..........................................................
42
3.2. Persiapan Penelitian .............................................................
43
3.2.1. Bahan baku logam.......................................................
43
3.2.2. Bahan tambahan ........................................................
43
3.2.3. Persiapan pembuatan pola .........................................
45
3.2.4. Proses pembuatan cetakan ........................................
48
3.2.5. Proses peleburan .......................................................
56
3.2.6. Proses pemotongan ...................................................
58
3.2.7. Proses pengerjaan akhir .............................................
61
3.2.8. proses perbaikan coran ...............................................
63
3.2.9. Pembuatan spesimen uji .............................................
65
3.3. Instalasi pengujian ...............................................................
66
3.3.1. a) persiapan spesimen uji kekerasan .......................
66
b) persiapan Alat uji kekerasan ................................
66
c) Prosedur pengujian kekerasan .............................
68
3.3.2. a) persiapan spesimen uji tarik .................................
70
b) persiapan Alat uji tarik .......................................... .
xiii
70
c) Prosedur pengujian tarik .........................................
71
3.3.3. a) persiapan spesimen uji impact ..............................
71
b) persiapan Alat uji impact ........................................
72
c) Prosedur pengujian impact .....................................
73
3.3.4. a) persiapan spesimen uji komposisi kimia ................
74
b) persiapan alat uji komposisi kimia ..........................
74
c) prosedur pengujian kimia .......................................
75
3.3.5. a) persiapan spesimen uji struktur mikro ...................
75
b) persiapan alat uji ....................................................
76
c) prosedur pengujian struktur mikro ..........................
77
3.4. Pengukuran hasil pengujian .................................................
77
3.5. sampel spesimen ..................................................................
81
3.5.1. spesimen uji kekerasan ..............................................
82
3.5.2. spesimen uji tarik ........................................................
82
3.5.3. spesimen impact .........................................................
83
3.5.4. spesimen uji komposisi kimia .....................................
84
3.5.5. spesimen uji mikro ......................................................
84
3.6. lokasi penelitian ....................................................................
85
3.7. rancangan analisis data ........................................................
85
3.8. kesulitan ................................................................................
85
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................
89
4.1. Data Pengujian kekerasan vickers ......................................
89
4.1.1 pembahasan pengujian kekerasan vickers .................
91
4.2. data uji tarik ..........................................................................
92
4.2.1. pembahasan pengujian tarik ......................................
93
4.3. data uji impact ......................................................................
93
4.3.1. pembahasan pengujian impact ..................................
94
4.4. data uji komposisi kimia .......................................................
94
4.4.1. pembahasan pengujian komposisi kimia ...................
95
4.5. hasil foto mikro spesimen ....................................................
96
4.5.1. pembahasan hasil foto struktur mikro ........................
97
xiv
BAB V kesimpulan dan saran ...................................................................
99
5.1. Kesimpulan ...........................................................................
99
5.2. saran .................................................................................... 100
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 101
LAMPIRAN................................................................................................. 105
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Diagram keseimbangan besi - karbon ..............................
16
Gambar 2.2
Pembahasan struktrur besi cor ..........................................
21
Gambar 2.3
Diagram CCT .....................................................................
21
Gambar 2.4
Bentuk penyebaran grafik serpih ......................................
22
Gambar 2.5
Bentuk penyebaran grafik bulat ........................................
23
Gambar 2.6
Skematis prinsip dasar indentasi metode vickers .............
34
Gambar 2.7
Spesifikasi uji tarik .............................................................
37
Gambar 2.8
Kurva tegangan - regangan ..............................................
38
Gambar 2.9
Struktur mikro besi cor kelabu ...........................................
41
Gambar 3.1
Skema diagram alir penelitian ...........................................
42
Gambar 3.2
Tambahan pengerjaan mesin yang biasa untuk
coran besi cor ....................................................................
Gambar 3.3
Tambahan pengerjaan mesin yang biasa untuk
coran baja ..........................................................................
Gambar 3.4
47
47
Tambahan pengerjaan mesin yang biasa untuk coran
paduan bukan besi ...........................................................
48
Gambar 3.5
Proses pembuatan cetakan dengan tangan .....................
51
Gambar 3.6
Contoh cetakan untuk 2 saluran tuang .............................
51
Gambar 3.7
Contoh cetakan untuk 3 saluran tuang ..............................
51
Gambar 3.8
Contoh cetakan untuk 4 saluran tuang ..............................
52
Gambar 3.9
Sekop pasir .......................................................................
52
Gambar 3.10 Alat penumbuk pasir ..........................................................
53
Gambar 3.11 Alat pengaduk pasir ...........................................................
54
Gambar 3.12 Sistem kerja dapur listrik ....................................................
57
Gambar 3.13 Over head crane ................................................................
59
Gambar 3.14 Kereta ladel ........................................................................
59
Gambar 3.15 Ladel besar ........................................................................
60
Gambar 3.16 Ladel kecil ..........................................................................
60
Gambar 3.17 Alat uji kekerasan vickers .................................................
67
xvi
Gambar 3.18 Tombol pemilih beban ( load ) pada alat
uji kekerasan vickers .........................................................
67
Gambar 3.19 Jasa penunjuk uji kekerasan vickers .................................
68
Gambar 3.20 Tombol start alat uji vickers .............................................
69
Gambar 3.21 Alat uji tarik ........................................................................
70
Gambar 3.22 Alat uji impact ....................................................................
73
Gambar 3.23 Alat uji komposisi kimia .....................................................
75
Gambar 3.24 Alat uji struktur mikro .........................................................
77
Gambar 3.25 Mikroskop ..........................................................................
78
Gambar 3.26 Batang uji tarik setelah putus .............................................
79
Gambar 3.27 Gambar uji dan skematis pengujian impact ....................... .....80
Gambar 3.28 Spesimen uji komposisi kimia ...........................................
81
Gambar 3.29 Spesimen uji struktur mikro ................................................
81
Gambar 3.30 Spesimen uji kekerasan ....................................................
82
Gambar 3.31 Spesimen uji tarik ..............................................................
83
Gambar 3.32 Spesimen uji impact ...........................................................
83
Gambar 4.1. Histogram harga kekerasan vickers ................................
91
Gambar 4.2. Hasil foto struktur mikro .................................................... 91-97
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Pengolahan Pasir Besi .........................................................
16
Tabel 2.2. Karakteristik Besi Cor Kelabu ................................................
31
Tabel 3.1. Harga Tambahan Penyusutan .............................................
46
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Kekerasan Vickers .....................................
89
Tabel 4.2. Data Hasil Pengujian Tarik ...................................................
92
Tabel 4.3. Data Hasil Pengujian Impact ................................................
93
Tabel 4.4. Hasil Pengujian Komposisi Kimia Besi Cor FC 25 ...............
95
xviii
DAFTAR NOTASI
P
: Beban (kg)
D
: Diameter (mm)
d
: Diameter (mm)
BHN : Harga kekerasan Brinell (kg/mm2)
VHN : harga kekerasan vieters (kg/mm2)
1 kgf : 9,807 Newton
σ
: Kekuatan tarik saat luluh (N/mm2)
: Luas penampang (mm2)
Pluluh : Tegangan saat materi luluh (N/mm2)
ε
: Regangan (%)
∆L
: Perpanjangan (mm)
L
: Panjang (mm)
R
: Fillet (mm)
π
: 3,14
E
: Modulus Elastisitas
σ
: Tegangan (N/mm2)
I
: Nilai Impact (j/mm2)
K
: Energi Impact yang terserap (j)
A
: Luas penampang (mm2)
xix
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 : Analisa perhitungan uji kekerasan vickers ....................... 106
Lampiran 2 : Analisa perhitungan uji tarik ............................................. 108
Lampiran 3 : Profil grafik hasil uji tarik ................................................... 118
Lampiran 4 : Analisa perhitungan uji impact ......................................... 121
Lampiran 5 : Data hasil uji komposisi kimia dari mesin ......................... 131
xx
Pengaruh Variasi Temperatur Tuang Dan
Jumlah Saluran Turun Terhadap kualitas Coran
Berbahan Besi Cor ( FC 25 )
Disusun :
Andika Sixtiyas
D 200 040 073
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
Maret 2011
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
Pengaruh Variasi Temperatur Tuang Dan Jumlah Saluran Turun
Terhadap Kualitas Coran Berbahan Besi Cor (FC 25)”, yang dibuat untuk
memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh
yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yag
sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar
kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau
instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan
sebagaimana mestinya.
Surakarta, Maret 2011
Yang menyatakan
Andika Sixtiyas
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas Akhir berjudul “Pengaruh Variasi Temperatur Tuang Dan Jumlah
Saluran Turun Terhadap Kualitas Coran Berbahan Besi Cor (FC 25)”,
telah disetujui Pembimbing dan diterima untuk memenuhi persyaratan
mendapatkan gelar Sarjana Teknik.
Dipersiapkan oleh :
Nama
: ANDIKA SIXTIYAS
NIM
: D 200 040 073
Disetujui pada
Hari
:
Tanggal
:
Pembimbing Utama
Pembimbing Pendamping
Ir. H. Masyrukan, MT.
Ir. Bibit Sugito, MT.
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir berjudul “Pengaruh Variasi Temperatur Tuang Dan Jumlah
Saluran Turun Terhadap Kualitas Coran Berbahan Besi Cor (FC 25)”,
telah disetujui Pembimbing dan diterima untuk memenuhi persyaratan
mendapatkan gelar Sarjana Teknik.
Dipersiapkan oleh :
Nama
: ANDIKA SIXTIYAS
NIM
: D 200 040 073
Disahkan pada
Hari
: ___________
Tanggal
: ___________
Tim Penguji :
Ketua
: Ir. H. Masyrukan, MT
……...........................................
Anggota
: Ir. Bibit Sugito, MT
.................................................
Anggota
: Dr. Supriyono
.................................................
Dekan
Ketua Jurusan
Ir. Agus Riyanto, MT.
Ir. Sartono Putro, MT.
iv
HALAMAN SOAL TUGAS AKHIR
v
HALAMAN MOTTO
Katakanlah: “Sesungguhnya sholatku, ibadakku, hidupku,
dan matiku hanyalah untuk Allah, Tuhan semesta alam
(Q.S. Al-An’aam (6) : 162)
Sesungguhnya Alloh tidak akan mengubah keadaan suatu
kaum, sehingga mereka akan menggubah keadaan yang
ada pada diri mereka sendiri.
(Q.S. Ar Ra’d (13) : 11)
“Orang yang paling utama diantara manusia adalah orang mukmim
yang mempunyai ilmu, dimana kalau dibutuhkan (orang) dia membawa
manfaat/memberi petunjuk, dan kalau tidak dibutuhkan dia
memperkaya/menambah sendiri pengetahuannya”.
(HR. Baihaqi)
JADILAH DIRIMU SENDIRI, JANGAN JADI ORANG LAIN.
Andika Sixtiyas
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN
Dengan perasaan syukur, bangga, haru, dan penghargaan yang
mendalam, setelah melewati berbagai cobaan, halangan maupun rintangan
dalam perjuangan yang panjang, Aku mempersembahkan Tugas Akhir ini
kepada :
¾ Ibunda tercinta “Sri Wasiati”, dengan kebesaran cintanya, yang
senantiasa menuntunku dan mencurahkan hamparan do’a untukku,
mengajariku arti hidup dan kehidupan, sehingga aku dapat menghargai
setiap waktu dan kesempatan.
¾ Ayahanda “Sujito Harjono”, terima kasih Ayah, ku persembahkan gelar ini
buat mu yang telah lama engkau nanti.
¾ Buat kakak-kakakku dan adik-adikku.
¾ Saudara-saudaraku seiman seagama.
¾ Teman-teman
mahasiswa
jurusan
Muhammadiyah Surakarta angkatan 2004.
vii
Teknik
Mesin
Universitas
KATA PENGANTAR
Assalaamu’alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillaahirabbil’aalamin, segala puji syukur kita panjatkan kepada
Allah SWT, Tuhan Yang Maha Mulia lagi Maha Perkasa. Karena atas rahmatNya yang senantiasa memberikan pertolongan serta hidayah-Nya yang telah
membukakan pintu dalam hati dan pikiran, sehingga penulis mampu
menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini dengan baik.
Shalawat serta salam semoga tetap tercurah kepada junjungan Nabi
besar kita Muhammad SAW, beserta keluarga, sahabat-sahabatnya, tabi’ien,
tabi’iet - tabi’ien, dan seluruh pengikut setia Nabi Muhammad SAW sampai
akhir zaman, Amiin.
Adapun tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk mencapai
gelar Sarjana Tenik dari Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta yang mempunyai arti penting, selain sebagai salah
satu mata kuliah wajib, juga untuk menerapkan ilmu yang dipelajari selama ini
sebagai aktualisasi secara nyata, seperti yang diwujudkan dalam penyusunan
Tugas Akhir ini.
Dalam penyusunan tugas akhir
ini, cukup banyak hambatan dan
permasalahan yang penulis hadapi. Namun berkat rahmat Allah SWT melalui
berbagai pihak yang telah memberikan dorongan, bimbingan, arahan serta
bantuan maka segala permasalahan tersebut telah dilalui.
viii
Maka pada kesempatan ini penulis bermaksud untuk menyampaikan
ucapan terima kasih yang sedalam-dalamnya kepada yang terhormat :
1. Bapak Ir. Agus Riyanto, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Ir. Sartono Putro, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Ir. H. Masyrukan, MT, selaku Dosen Pembimbing I yang telah
membimbing, mengarahkan, memberikan petunjuk dalam penyusunan
Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah.
4. Bapak Ir. Bibit Sugito, MT, selaku Dosen Pembimbing II yang telah
membimbing, mengarahkan, memberikan petunjuk dalam penyusunan
Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah.
5. Bapak Nur Aklis, ST, selaku pembimbing akademik.
6. Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta yang
telah memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis selama mengikuti
kegiatan kuliah.
7. Kedua orang tuaku serta Seluruh kakak - kakakku dan adik-adikku yang
setiap waktu selalu mendoakan, memberikan semangat, dorongan,
motivasi dan biaya selama ini.
8. Teman-teman seperjuanganku, Santosa, Sarno, Yogie, mas Joko,Budi,
terima kasih kerja samanya.
9. Mas Sri Partopo TU, terima kasih atas semua bantuan yang telah
diberikan.
10. Teman–teman TM’04, atas kerjasama dan kekompakannya.
ix
Mudah-mudahan Allah SWT senantiasa mencurahkan rahmad-Nya
terhadap ketulusan semua pihak yang telah membantu penyusunan skripsi ini
dan semoga dijadikan-Nya sebagai amalan jariyah sebagai bekal untuk
kehidupan masa depan. Amin.
Dan penulis menyadari sepenuhnya bahwa tugas akhir ini banyak
terdapat kekurangan yang perlu untuk penyempurnaan. Maka dari itu saran
serta kritikan yang dapat membangun sangatlah penulis harapkan demi
kesempurnaan dalam penulisan ini.
Wassalaamu’alaikum Wr. Wb.
Surakarta, Maret 2011
Penulis
x
PENGARUH VARIASI TEMPERATUR TUANG DAN JUMLAH
SALURAN TURUN TERHADAP KUALITAS CORAN
BERBAHAN BESI COR ( FC 25 )
Andika Sixtiyas, Masyrukan, Bibit Sugito
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Pabelan Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura
Email : dika.six@gmail.com
ABSTRAKSI
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui kekuatan tarik pada uji
tarik, harga kekerasan,harga Impact, hasil foto mikro,hasil uji komposisi kimia
dari besi cor (FC 25),mengetahui kualitas coran yang dipengaruhi variasi
temperatur tuang dan jumlah saluran turun,mengetahui laju temperatur tuang
yang bagus untuk proses penuangan pada pengecoran,mengetahui jumlah
saluran turun yang bagus untuk pengecoran.
Alat uji yang digunakan untuk pengujian adalah alat uji metode Vickers
(Piramida Intan) untuk uji kekerasan, alat uji servo pulser untuk uji tarik, alat
uji Charpy Test model takik V untuk uji impact, alat uji Spectro Unsur untuk uji
komposisi kimia, alat uji Microscope Olympus Photomicrographic System
untuk uji struktur mikro.
Dari hasil uji kekerasan, didapat harga kekerasan tertinggi yaitu
spesimen C (C2), sebesar 0,256 kg/mm². Dari hasil uji tarik, didapat nilai
Tegangan Tarik semua sama yaitu sebesar 124,841 N/mm².Nilai Regangan
dan ∆L terbesar ada di spesimen A( A1 ) dengan nilai Regangan
5,36×
J/mm² dan ∆L 0,119 mm.Modulus Elastisitas terbesar di
spesimen B (B1)sebesar 693,561 N/mm². Dari hasil uji Impact, didapat nilai
Impact dan energi sisa terbesar ada di spesimen C ( C2 ) dengan nilai Impact
7,14×
J/mm² dan energi sisa 148,04 J. Dari hasil photo mikro, pada photo
terdapat perlit lebih banyak disamping grafit dan steadit.Perlit terbentuk dari
susunan ferit (Fe) dan sementit (Fe3C),sedang sementit terbentuk dari ikatan
3 besi (Fe) dan 1 karbon (C)dengan perlit lebih banyak menyebabkan
kekerasan dan kekuatan tarik lebih tinggi. Ferit lebih banyak menyebabkan
kekerasan dan kekuatan tariknya rendah daripada perlit dan grafit yang
tersebar merata,membaur membuat ikatan lebih besar yang menyebabkan
kekerasan dan kekuatan tarik rendah.Grafit yang membentuk ikatan memiliki
bentuk lamel yang membuat besi cor FC 25 tidak kuat dan getas. Dari hasil
uji komposisi kimia, besarnya unsur karbon yaitu 3,692 %, yang artinya besi
cor mempunyai kekuatan tarik tinggi, dan besi cor termasuk kategori besi cor
kelabu karena mengandung unsur Si ≥ 2 %.
Kata kunci : Pengecoran, Pasir Besi, Spesimen, Temperatur Tuang,
Saluran Turun.
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ....................................................................................
i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI .......................................................
ii
HALAMAN PERSETUJUAN .....................................................................
iii
HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................
iv
HALAMAN SOAL TUGAS AKHIR ............................................................
v
HALAMAN MOTTO ..................................................................................
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN ....................................................................
vii
KATA PENGANTAR .................................................................................
viii
ABSTRAKSI ...............................................................................................
xi
DAFTAR ISI ..............................................................................................
xii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................
xvi
DAFTAR TABEL ....................................................................................... xviii
DAFTAR NOTASI .....................................................................................
xix
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................
xx
BAB I PENDAHULUAN ...........................................................................
1
1.1. Latar Belakang .....................................................................
1
1.2. Tujuan Penelitian .................................................................
3
1.3. Manfaat Penelitian ...............................................................
3
1.4. Lingkup Penelitian .................................................................
4
1.5. Metode Penelitian ................................................................
4
1.6. Sistematika Penulisan ..........................................................
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................
7
2.1. Tinjauan Pustaka ..................................................................
7
2.2. Landasan Teori .....................................................................
9
2.2.1. Pengecoran (Casting) ................................................
9
2.2.2. Teknologi pengecoran dengan metode pasir .............
10
2.2.3. Pengecoran cetakan pasir .........................................
11
2.2.4. Pasir besi ...................................................................
15
xii
2.2.5. Diagram keseimbangan besi - karbon .......................
16
2.2.6. Besi cor .......................................................................
18
2.2.7. Macam – macam besi cor ..........................................
18
2.2.8. Pembekuan besi cor ..................................................
20
2.2.9. Struktur besi cor ........................................................
22
2.2.10. Pengaruh kandungan unsur pada struktur besi cor ...
25
2.2.11. Sifat fisis dan mekanis besi cor ..................................
27
2.3. Pengujian bahan ..................................................................
31
2.3.1. Pengujian kekerasan ..................................................
32
2.3.2. Pengujian tarik ............................................................
35
2.3.3. Pengujian impact .......................................................
39
2.3.4. Pengujian komposisi kimia ........................................
40
2.3.5. Pengujian struktur mikro ............................................
41
BAB III METODOLOGI PENELITIAN .......................................................
42
3.1. Rancangan penelitian ..........................................................
42
3.2. Persiapan Penelitian .............................................................
43
3.2.1. Bahan baku logam.......................................................
43
3.2.2. Bahan tambahan ........................................................
43
3.2.3. Persiapan pembuatan pola .........................................
45
3.2.4. Proses pembuatan cetakan ........................................
48
3.2.5. Proses peleburan .......................................................
56
3.2.6. Proses pemotongan ...................................................
58
3.2.7. Proses pengerjaan akhir .............................................
61
3.2.8. proses perbaikan coran ...............................................
63
3.2.9. Pembuatan spesimen uji .............................................
65
3.3. Instalasi pengujian ...............................................................
66
3.3.1. a) persiapan spesimen uji kekerasan .......................
66
b) persiapan Alat uji kekerasan ................................
66
c) Prosedur pengujian kekerasan .............................
68
3.3.2. a) persiapan spesimen uji tarik .................................
70
b) persiapan Alat uji tarik .......................................... .
xiii
70
c) Prosedur pengujian tarik .........................................
71
3.3.3. a) persiapan spesimen uji impact ..............................
71
b) persiapan Alat uji impact ........................................
72
c) Prosedur pengujian impact .....................................
73
3.3.4. a) persiapan spesimen uji komposisi kimia ................
74
b) persiapan alat uji komposisi kimia ..........................
74
c) prosedur pengujian kimia .......................................
75
3.3.5. a) persiapan spesimen uji struktur mikro ...................
75
b) persiapan alat uji ....................................................
76
c) prosedur pengujian struktur mikro ..........................
77
3.4. Pengukuran hasil pengujian .................................................
77
3.5. sampel spesimen ..................................................................
81
3.5.1. spesimen uji kekerasan ..............................................
82
3.5.2. spesimen uji tarik ........................................................
82
3.5.3. spesimen impact .........................................................
83
3.5.4. spesimen uji komposisi kimia .....................................
84
3.5.5. spesimen uji mikro ......................................................
84
3.6. lokasi penelitian ....................................................................
85
3.7. rancangan analisis data ........................................................
85
3.8. kesulitan ................................................................................
85
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................
89
4.1. Data Pengujian kekerasan vickers ......................................
89
4.1.1 pembahasan pengujian kekerasan vickers .................
91
4.2. data uji tarik ..........................................................................
92
4.2.1. pembahasan pengujian tarik ......................................
93
4.3. data uji impact ......................................................................
93
4.3.1. pembahasan pengujian impact ..................................
94
4.4. data uji komposisi kimia .......................................................
94
4.4.1. pembahasan pengujian komposisi kimia ...................
95
4.5. hasil foto mikro spesimen ....................................................
96
4.5.1. pembahasan hasil foto struktur mikro ........................
97
xiv
BAB V kesimpulan dan saran ...................................................................
99
5.1. Kesimpulan ...........................................................................
99
5.2. saran .................................................................................... 100
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 101
LAMPIRAN................................................................................................. 105
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Diagram keseimbangan besi - karbon ..............................
16
Gambar 2.2
Pembahasan struktrur besi cor ..........................................
21
Gambar 2.3
Diagram CCT .....................................................................
21
Gambar 2.4
Bentuk penyebaran grafik serpih ......................................
22
Gambar 2.5
Bentuk penyebaran grafik bulat ........................................
23
Gambar 2.6
Skematis prinsip dasar indentasi metode vickers .............
34
Gambar 2.7
Spesifikasi uji tarik .............................................................
37
Gambar 2.8
Kurva tegangan - regangan ..............................................
38
Gambar 2.9
Struktur mikro besi cor kelabu ...........................................
41
Gambar 3.1
Skema diagram alir penelitian ...........................................
42
Gambar 3.2
Tambahan pengerjaan mesin yang biasa untuk
coran besi cor ....................................................................
Gambar 3.3
Tambahan pengerjaan mesin yang biasa untuk
coran baja ..........................................................................
Gambar 3.4
47
47
Tambahan pengerjaan mesin yang biasa untuk coran
paduan bukan besi ...........................................................
48
Gambar 3.5
Proses pembuatan cetakan dengan tangan .....................
51
Gambar 3.6
Contoh cetakan untuk 2 saluran tuang .............................
51
Gambar 3.7
Contoh cetakan untuk 3 saluran tuang ..............................
51
Gambar 3.8
Contoh cetakan untuk 4 saluran tuang ..............................
52
Gambar 3.9
Sekop pasir .......................................................................
52
Gambar 3.10 Alat penumbuk pasir ..........................................................
53
Gambar 3.11 Alat pengaduk pasir ...........................................................
54
Gambar 3.12 Sistem kerja dapur listrik ....................................................
57
Gambar 3.13 Over head crane ................................................................
59
Gambar 3.14 Kereta ladel ........................................................................
59
Gambar 3.15 Ladel besar ........................................................................
60
Gambar 3.16 Ladel kecil ..........................................................................
60
Gambar 3.17 Alat uji kekerasan vickers .................................................
67
xvi
Gambar 3.18 Tombol pemilih beban ( load ) pada alat
uji kekerasan vickers .........................................................
67
Gambar 3.19 Jasa penunjuk uji kekerasan vickers .................................
68
Gambar 3.20 Tombol start alat uji vickers .............................................
69
Gambar 3.21 Alat uji tarik ........................................................................
70
Gambar 3.22 Alat uji impact ....................................................................
73
Gambar 3.23 Alat uji komposisi kimia .....................................................
75
Gambar 3.24 Alat uji struktur mikro .........................................................
77
Gambar 3.25 Mikroskop ..........................................................................
78
Gambar 3.26 Batang uji tarik setelah putus .............................................
79
Gambar 3.27 Gambar uji dan skematis pengujian impact ....................... .....80
Gambar 3.28 Spesimen uji komposisi kimia ...........................................
81
Gambar 3.29 Spesimen uji struktur mikro ................................................
81
Gambar 3.30 Spesimen uji kekerasan ....................................................
82
Gambar 3.31 Spesimen uji tarik ..............................................................
83
Gambar 3.32 Spesimen uji impact ...........................................................
83
Gambar 4.1. Histogram harga kekerasan vickers ................................
91
Gambar 4.2. Hasil foto struktur mikro .................................................... 91-97
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Pengolahan Pasir Besi .........................................................
16
Tabel 2.2. Karakteristik Besi Cor Kelabu ................................................
31
Tabel 3.1. Harga Tambahan Penyusutan .............................................
46
Tabel 4.1. Hasil Pengujian Kekerasan Vickers .....................................
89
Tabel 4.2. Data Hasil Pengujian Tarik ...................................................
92
Tabel 4.3. Data Hasil Pengujian Impact ................................................
93
Tabel 4.4. Hasil Pengujian Komposisi Kimia Besi Cor FC 25 ...............
95
xviii
DAFTAR NOTASI
P
: Beban (kg)
D
: Diameter (mm)
d
: Diameter (mm)
BHN : Harga kekerasan Brinell (kg/mm2)
VHN : harga kekerasan vieters (kg/mm2)
1 kgf : 9,807 Newton
σ
: Kekuatan tarik saat luluh (N/mm2)
: Luas penampang (mm2)
Pluluh : Tegangan saat materi luluh (N/mm2)
ε
: Regangan (%)
∆L
: Perpanjangan (mm)
L
: Panjang (mm)
R
: Fillet (mm)
π
: 3,14
E
: Modulus Elastisitas
σ
: Tegangan (N/mm2)
I
: Nilai Impact (j/mm2)
K
: Energi Impact yang terserap (j)
A
: Luas penampang (mm2)
xix
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 : Analisa perhitungan uji kekerasan vickers ....................... 106
Lampiran 2 : Analisa perhitungan uji tarik ............................................. 108
Lampiran 3 : Profil grafik hasil uji tarik ................................................... 118
Lampiran 4 : Analisa perhitungan uji impact ......................................... 121
Lampiran 5 : Data hasil uji komposisi kimia dari mesin ......................... 131
xx