TUGAS AKHIR Pengaruh Pendingin Udara Terhadap Kekerasan Dari Proses Solidifikasi Besi Cor Kelabu Dengan Cetakan Permanen.
TUGAS AKHIR
PENGARUH PENDINGIN UDARA TERHADAP KEKERASAN
DARI PROSES SOLIDIFIKASI BESI COR KELABU
DENGAN CETAKAN PERMANEN
Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Dan Syarat-Syarat Guna memperoleh
Gelar Sarjana S1 Teknik Mesin FakultasTeknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun :
M.DEBI SETIAWAN
NIM : D200110118
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
i
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan
judul :
“PENGARUH
PENDINGIN
UDARA
TERHADAP
KEKERASAN DARI PROSES SOLIDIFIKASI BESI COR
KELABUDENGAN CETAKAN PERMANEN” 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 yang sudah dipublikasikan dan atau pernah
dipakai untuk mendapatka ngelar kesarjanaan di lingkungan
Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun,
kecuali yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana
mestinya.
Surakarta, April 2016
Yang menyatakan
M.Debi Setiawan
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas
Akhir
berjudul
“PENGARUH
PENDINGIN
UDARA
TERHADAP KEKERASAN DARI PROSES SOLIDIFIKASI BESI
COR KELABU DENGAN CETAKAN PERMANEN’’, Telah
disetujui oleh Pembimbing dan diterima untuk memenuhi sebagian
persyaratan memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapka noleh :
Nama
: M.DEBI SETIAWAN
D200110118
:
NIM
Disetujuipada :
Hari
:
Tanggal
:
Pembimbing Utama
Pembimbing Pendamping
Agus Yulianto,ST. MT
Dr. Supriyono
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir berjudul berjudul
“PENGARUH
PENDINGIN UDARA
TERHADAP KEKERASAN DARI PROSES SOLIDIFIKASI BESI
COR
KELABU
DENGAN
CETAKAN
PERMANEN”,
telah
dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan telah dinyatakan sah
untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1
pada
Jurusan
Teknik
Mesin
Fakultas
Teknik
Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkanoleh :
Nama
: M.DEBI SETIAWAN
NIM
: D200110118
Disahkanpada
Hari
:
Tanggal
:
Tim Penguji
:
Ketua
: Agus Yulianto,ST. MT
…………...
Anggota 1
: Dr. Supriyono
…………...
Anggota 2
: Ir. Ngafwan, MT
…………...
Dekan
Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph. D.
KetuaJurusan
Tri Widodo B. R., ST., Msc.,Ph. D.
iv
PENGARUH PENDINGIN UDARA TERHADAP KEKERASAN
DARI PROSES SOLIDIFIKASI BESI COR KELABU DENGAN
CETAKAN PERMANEN
v
MOTTO
“Barang siapa yang keluar dalam menuntut ilmu maka ia
adalah seperti berperang di jalan Allah hingga pulang”
(H.R Tirmidzi)
“Orang yang menuntut ilmu berarti menuntut rahmat ; orang
yang menuntut ilmu berarti menjalankan rukun islam dan
pahala yang di berikan sama dengan para nabi”
(HR.Dailani dari Anasr.a)
“Bertakwalah pada Allah, maka Allah akan mengajarimu.
Sesungguhnya
Allah Maha Mengetahui segala sesuatu.”
(Surat Al-Baqarah, ayat 282)
“Orang hebat adalah orang yang sanggup lalui kesukaran,
tantangan, serta ribuan cacian dan air mata, tidak pernah putus
asa dan selalu berjuang disertai dengan do’a”
(M. Debi Setiawan)
vi
Pengaruh Pendingin Udara Terhadap Kekerasan Dari Proses
Solidifikasi Besi Cor Kelabu Dengan Cetakan Permanen
M.Debi Setiawan, Agus Yulianto,Supriyono
TeknikMesinUniversitasMuhammadiyah Surakarta
Jl. A YaniTromolPos 1 PabelanKartosuro
email :setiawandeby67@gmail.com
ABSTRAKSI
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui laju pendinginan pada
solidifikasi besi cor kelabu dalam cetakan permanen untuk tapping awal.
Penelitian ini menggunakan cetakan permanen besicor ductile (FCD).
Metodologi penelitian ini di lakukan dengan melting besi cor dalam
tungku induksi kemudian di tuang pada cetakan FCD yang sudah di
preheating dengan suhu tertentu untuk membuat specimen besi cor kelabu
kemudian di uji sifat-sifat fisis dan mekanis. Pengujian dalam bentuk cairan
besi cor kelabu menggunakan alat uji CE Meter lalu pada specimen 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 1356.8°C saat proses tapping awal di tuang
dalam cetakan di mulai pada grafik yang terbaca CE Meter terjadi
penurunan temperatur, pada temperatur liquid 1155.4°C bentuknya masih
cair sampai temperatur solid 1113.6°C sehingga di peroleh nilai
CEL=4,17% ; C=3,61% ; dan SI=2,21% 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 93,46% ; C 3,52% ; Si 1,84% dan unsur lainnya
di bawah 1%. Hasil uji struktur mikro bagian spesimen yang di uji kekerasan
terlihat grafit dan sementit dan hasil uji kekerasan specimen pada bagian
A=137.47, 542.65, 162.21, 173.65, 207,02. B=207.02, 168.06, 159.36,
263.85, 280.43. C=280.43, 206.28, 211.07, 235.28, 682.28. dan D=682.28,
235.37, 215.25, 168.67, 137.47 dan harga kekerasan tertinggi yaitu pada
bagian C5 dan D1 sebesar 682.28, sedangkan harga kekerasan terendah
yaitu pada bagian A1 dan D5 sebesar 137.47. Berdasarkan data tersebut
dapat di simpulkan bahwa setiap bagian mempunyai tingkat kekerasan
yang bervariatif, karena setiap titik atau bagian yang di uji mempunyai
kandungan carbon yang berbeda-beda. Semakin tinggi kandungan carbon
maka akan semakin tinggi tingkat kekerasannya serta mempengaruhi sifat
fisis besi cor kelabu.
Kata kunci :Solidifikasi, molding FCD, spektrometer,
strukturmikro, kekerasan.
vii
The Influence Of Air Conditioning Against Violence Of The Process
Solidification Cast Iron Gray With Mold Permanent
M.Debi Setiawan, Agus Yulianto,Supriyono
Mechanical Engineering of Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A Yani Tromol Pos 1 Pabelan Kartosuro
email :setiawandeby67@gmail.com
ABSTRACT
This research aims to know the rate of cooling on the solidification of
gray cast iron in permanent mould for tapping earlier. This research uses a
permanent mold cast iron ductile (FCD).
Methodology this research was done by melting cast iron in induction
furnace then pour in the mold of the FCD are already on preheating with a
certain temperature for making grey cast iron specimen then tested the
physical properties and mechanical. Testing in the form of grey cast iron
using a liquid test CE Metres then in grey cast iron specimen in the test
chemical composition with the spectrometer then tested the hardness and
micro photographs taken of the direct contact with the air and direct contact
with the mould the FCD.
Research results in the form of graphs in the get from CE Meter
shows the temperature 1356.8 ° C early in the process when tapping pour
in mold at the start on the charts unreadable CE Meter temperature decline,
at the temperature of liquid 1155.4 ° C liquid temperature until the shape is
still solid 1113.6 ° C so that the values obtained in the CEL = 4.17%; C =
3,61%; and SI = 2,21% where the iron starts but still solid red until the
temperature of 1060 °C and harden within 180 seconds, while the chemical
composition test results in the form of solid or solid, such as: Fe 93.46%; C
3.52%; SI 1.84% and other elements of under 1%. Test results of specimens
that are part of the microstructure in uji violence visible graphite and
sementit and hardness test results of specimens at the A = 148.79, 542.65,
162.21, 173.65, 207.02. B = 207.02, 168.06, 159.36, 263.85, 280.43. C =
206.28, 280.43, 211.07, 235.28, 682.28. and D = 682.28, 235.37, 215.25,
168.67, 148.79 and price the highest violence in part C5 and D1 amounting
to 682.28, while the lowest rates of violence in parts of the A1 and D5 of
148.79. Based on these data can be conclude that every part has a level of
violence that in price, because every point or part that has the content of
carbon in the test. The higher the carbon content then it will be the higher
level of violence as well as affect the physical properties of grey cast iron.
Key words: Solidification, molding the FCD, spectrometer,
microstructure, hardness.
viii
KATA PENGANTAR
Assalamu‟alaikumWr. Wb.
Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas
berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat
terselesaikan.
Tugas akhir berjudul
Kekerasan Dari Proses
“Pengaruh Pendingin Udara Terhadap
Solidifikasi BesiCor Kelabu Dengan Cetakan
Permanen“, dapat terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak.
Untuk itu pada kesempatan ini penulis dengan segala ketulusan dan
keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terimakasih dan penghargaan
yang sebesar-besarnya kepada :
1.
Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D,.sebagai Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2.
Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST., Msc., Ph.D, selaku Ketua
Jurusan Teknik Mesin.
3.
Bapak Agus Yulianto, ST. MT.,Selaku pembimbing utama yang telah
memberikan pengarahan, bimbingan dan saran hingga Tugas Akhir
ini dapat terselesaikan.
4.
Bapak Dr. Supriyono. Selaku pembimbing pendamping yang telah
banyak memberikan pengarahan, bimbingan dan saran dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini.
5.
Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
yang telah member ilmu pengetahuan kepada penulis selama
mengikuti kegiatan kuliah.
6.
Bapak dan Ibu tercinta serta adik yang
setiap waktu selalu
mendo’akan, member semangat dan dorongan, serta terimakasih
atas semua nasehat, bimbingan dan pengorbananmu selama ini
sehingga penulis semangat menyelesaikan Tugas Akhir ini, Semua
ix
do’a dan kasih sayang yang tulus darimu akan selalu mengiringi
langkahku.
7.
Sahabat seperjuanganku Teguh Crysti Martanta, Mochamad Rosid,
Mukhammad Ikhwa Ariansyah dan Adi Nugroho terima kasih atas
bantuanya dan atas segala suka dan duka selama penyelesaian
Tugas Akhir ini, semoga persaudaraan tetap terjaga sampai
kapanpun.
8.
Diyah Nurul Khasanah terima kasih telah menjadi penyemangat
untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
9.
Pemilik PT. Bonjor Jaya Ceper Klaten. Terima kasih telah
menyediakan Tempat untuk pembuatan spesimen ini dan telah
memberikan ilmu yang sangat bermanfat bagi Saya dan Temanteman.
10. Ibu Lutiyatmi, ST. MT selaku kepala Laboratorium POLMAN Ceper
Klaten. Terima kasih telah banyak membantu dalam proses
penengerjaan specimen dalam Tugas Akhir ini. Semoga ilmu ini
bermanfaat kedepannya.
11. Team rekan – rekan mahasiswa Teknik Mesin angkatan 2011 yang
telah ikut memberi saran dan motivasi.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari
sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun
dari pembaca sangat diharapkan. Harapan penulis semoga tugas
akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan orang lain.
Wassalamu‟alaikumWr. Wb.
Surakarta, April 2016
Penulis
x
HALAMAN PERSEMBAHAN
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Dengan penuh mengharap Ridha Allah SWT, teriring perasaaan
syukur dan sabar yang mendalam serta penghargaan yang tinggi, setelah
berbagai
ujian
dalam
perjuangan
yang
tak
kenal
lelah,
saya
mempersembahkan Tugas Akhir ini kepada :
1. Bapak dan Ibuku tersayang yang dengan segala Do’a bimbingan,
pengertian, perhatian dan kasih sayang, kesabaran, keikhlasan dan
pengorbanan yang sangat besar kepada saya dan adik saya yang
senantiasa mendukung dan memberikan semangat kepada saya
untuk selalu senantiasa berusaha sebaik mungkin.
2. Bapak Agus Yulianto, ST. MT selaku dosen pembimbing utama
tugas akhir yang telah sabar menasehati memberikan bimbingan,
catatan serta meluangkan waktu tenaga, pikiran dan segala
perhatiannya kepada saya sehingga saya selalu bersemangat dan
termotivasi untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.
Saya minta maaf jika selama ini saya melakukan kesalahan baik
dalam bimbingan tugas akhir maupun yang lainnya.
3. Bapak Dr. Supriyono selaku dosen pembimbing pendamping tugas
akhir yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan
bimbingan dan arahannya. Saya minta maaf jika selama ini saya
melakukan kesalahan baik dalam bimbingan tugas akhir maupun
lainnya.
4. Teman seperjuangan Tugas Akhir saudara Teguh Crysti Martanta,
Mochamad Rosid, Adi Nugroho, terimakasih atas kerjasama dan
bantuannya.
5. Sahabatku (solidarity Teknik Mesin angkatan 2011 yang selalu
kompak dan saling menyemangati).
Wassalamu’alaikum Wr. Wb
xi
DAFTAR ISI
Halaman Judul ...................................................................................
i
Pernyataan Keaslian Skrips ...............................................................
ii
Halaman Persetujuan ........................................................................
iii
Halaman Pengesahan .......................................................................
iv
Lembar Motto .....................................................................................
v
Abstraksi ............................................................................................ vii
Abstract .............................................................................................. viii
Kata Pengantar ..................................................................................
ix
Halaman Persembahan ....................................................................
xi
Daftar Isi ........................................................................................... xii
Daftar Gambar ................................................................................... xv
Daftar Tabel ....................................................................................... xvii
Daftar Simbol ..................................................................................... xviii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 .Latar Belakang Penelitian ................................................ 1
1.2 .Rumusan Masalah ........................................................... 3
1.3 .Batasan Masalah ............................................................. 3
1.4 .Tujuan Penelitian ............................................................. 3
1.5 .Manfaat Penelitian ........................................................... 4
1.6 Metode Penelitian ............................................................ 4
1.7 Sistematika Penulisan ...................................................... 6
BAB II LANDASAN TEORI
xii
2.1 Tinjauan Pustaka ............................................................ 8
2.2 Dasar Teori ..................................................................... 10
2.2.1.Tanur Indusksi ....................................................... 10
2.2.2. Cetakan Permanen (Permanent Mold) ................. 10
2.2.3. Pengecoran Logam ............................................... 11
2.2.4. Solidifikasi logam .................................................. 12
2.2.5 Klasifikasi Besi Cor ............................................... 12
2.2.6. Besi Cor Paduan ................................................... 15
2.2.7. Pengaruh Kandungan Unsur Pada Struktur Besi
Cor ....................................................................... 16
2.2.8. Diagram Keseimbangan Besi-Karbon ................... 18
2.2.9. Diagram Transformasi Untuk Pendinginan CCT
(Contonuous Cooling Tranformation) ................... 21
2.2.10. Carbon Equivalent Value (CE) ............................ 22
2.2.11. Struktur Mikro Besi Cor ....................................... 22
2.2.12. Sifat Fisis Pada Besi Cor Kelabu ........................ 25
2.2.13. Sifat Mekanis Pada Besi Cor Kelabu .................. 27
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian ................................................... 30
3.2. Studi Literature dan Survei Lapangan ............................ 31
3.3. Penyiapan Alat dan Bahan ............................................. 31
3.3.1. Alat ...................................................................... 31
3.3.2. Bahan................................................................... 32
xiii
3.4. Langkah Pembuatan Spesimen ..................................... 32
3.5. Persiapan Benda Uji ....................................................... 38
3.6. Pengujian Spesimen ...................................................... 42
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Analisa Hasil Penelitian dan Pembahasan ..................... 50
4.1.1. Pengujian CE Meter ............................................. 50
4.1.2. Pengujian Kekerasan (Micro Vickers) .................. 52
4.1.3. Pengujian Metalografi (Foto Mikro) ...................... 57
4.1.4. Pengujian Komposisi Kimia.................................. 62
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan .................................................................... 64
5.2. Saran .............................................................................. 64
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tungku Induksi ............................................................
10
Gambar 2.2 Mold (Cetakan) ............................................................
11
Gambar 2.3 Diagram Keseimbangan Besi-Karbon ..........................
18
Gambar 2.4 Diagram CCT untuk Besi Cor ......................................
21
Gambar3.1
Diagram Alir Penelitian ................................................
30
Gambar3.2
(a) Gram Besi. (b) Silikon dan Karbon .........................
33
Gambar 3.3 Proses Peleburan Besi Cor..........................................
34
Gambar 3.4 (a) Proses Pemanasan Cetakan. (b) Pengukuran
Temperatur Cetakan ...................................................
35
Gambar 3.5 Penuangan Besi Cor Cair ............................................
35
Gambar 3.6
(a) Proses Penuangan Pada Cup. (b) Proses Penuangan
Pada Cetakan .............................................................
36
Gambar 3.7 CE Meter......................................................................
36
Gambar 3.8 Spesimen Didinginkan Dengan Udara Bebas ..............
37
Gambar 3.9 Mesin Wire Cut ............................................................
37
Gambar 3.10 Spesimen Setelah Di Potong Dengan Mesin Wire Cut
38
Gambar 3.11 Proses Pembuatan Mounting.......................................
39
Gambar 3.12 Mesin Grinding .............................................................
39
Gambar 3.13 Permukaan Yang di Uji Kekerasan ..............................
43
Gambar 3.14 Penentuan Titik Yang Akan Diuji Kekerasan ...............
44
xv
Gambar 3.15 Prinsip Kerja Vickers Micro Hardness Tester...............
45
Gambar 3.16 Alat Uji Vickers Micro Hardness Tester........................
45
Gambar 3.17 Olympus Metallurgical Microscope dan Olympus
Pothomicrographic System ..........................................
47
Gambar 3.18 Spectrometer ................................................................
49
Gambar 3.19 Posisi Benda Uji Pada Spectrometer ...........................
49
Gambar 4.1 Grafik Hasil Uji Peleburan ............................................
50
Gambar 4.2 Bagian Yang Diuji Kekerasan ......................................
52
Gambar 4.3 Diagram Harga Kekerasan Bagian A ...........................
53
Gambar 4.4 Diagram Harga Kekerasan Bagian B ...........................
54
Gambar 4.5 Diagram Harga Kekerasan Bagian C ...........................
55
Gambar 4.6 Diagram Harga Kekerasan Bagian D ...........................
56
Gambar 4.7 Gambar Foto Mikro Bagian A Titik A1 sampai A5 ........
57
Gambar 4.8 Gambar Foto Mikro Bagian B Titik B1 sampai B5 ........
58
Gambar 4.9 Gambar Foto Mikro Bagian C Titik C1 sampai C5 .......
59
Gambar 4.10 Gambar Foto Mikro Bagian D Titik D1 sampai D5 .......
60
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Standar Besi Cor Kelabu Menurut JIS .................................
13
Tabel 4.1 Hasil Pengujian KekerasanVickers Pada Bagian A .............
53
Tabel 4.2 Hasil Pengujian KekerasanVickers Pada Bagian B .............
54
Tabel 4.3 Hasil Pengujian KekerasanVickers Pada Bagian C .............
54
Tabel 4.4 Hasil Pengujian KekerasanVickers Pada Bagian D .............
55
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Komposisi Kimia ........................................
62
xvii
DAFTAR SIMBOL
CEV = Carbon Equivalent Value
C
= Kandungan Karbon (%)
Si
= Kandungan Silikon (%)
P
= Kandungan Fosfor (%)
xviii
PENGARUH PENDINGIN UDARA TERHADAP KEKERASAN
DARI PROSES SOLIDIFIKASI BESI COR KELABU
DENGAN CETAKAN PERMANEN
Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Dan Syarat-Syarat Guna memperoleh
Gelar Sarjana S1 Teknik Mesin FakultasTeknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun :
M.DEBI SETIAWAN
NIM : D200110118
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
i
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan
judul :
“PENGARUH
PENDINGIN
UDARA
TERHADAP
KEKERASAN DARI PROSES SOLIDIFIKASI BESI COR
KELABUDENGAN CETAKAN PERMANEN” 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 yang sudah dipublikasikan dan atau pernah
dipakai untuk mendapatka ngelar kesarjanaan di lingkungan
Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi manapun,
kecuali yang sumber informasinya saya cantumkan sebagaimana
mestinya.
Surakarta, April 2016
Yang menyatakan
M.Debi Setiawan
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas
Akhir
berjudul
“PENGARUH
PENDINGIN
UDARA
TERHADAP KEKERASAN DARI PROSES SOLIDIFIKASI BESI
COR KELABU DENGAN CETAKAN PERMANEN’’, Telah
disetujui oleh Pembimbing dan diterima untuk memenuhi sebagian
persyaratan memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapka noleh :
Nama
: M.DEBI SETIAWAN
D200110118
:
NIM
Disetujuipada :
Hari
:
Tanggal
:
Pembimbing Utama
Pembimbing Pendamping
Agus Yulianto,ST. MT
Dr. Supriyono
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir berjudul berjudul
“PENGARUH
PENDINGIN UDARA
TERHADAP KEKERASAN DARI PROSES SOLIDIFIKASI BESI
COR
KELABU
DENGAN
CETAKAN
PERMANEN”,
telah
dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan telah dinyatakan sah
untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh derajat sarjana S1
pada
Jurusan
Teknik
Mesin
Fakultas
Teknik
Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkanoleh :
Nama
: M.DEBI SETIAWAN
NIM
: D200110118
Disahkanpada
Hari
:
Tanggal
:
Tim Penguji
:
Ketua
: Agus Yulianto,ST. MT
…………...
Anggota 1
: Dr. Supriyono
…………...
Anggota 2
: Ir. Ngafwan, MT
…………...
Dekan
Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph. D.
KetuaJurusan
Tri Widodo B. R., ST., Msc.,Ph. D.
iv
PENGARUH PENDINGIN UDARA TERHADAP KEKERASAN
DARI PROSES SOLIDIFIKASI BESI COR KELABU DENGAN
CETAKAN PERMANEN
v
MOTTO
“Barang siapa yang keluar dalam menuntut ilmu maka ia
adalah seperti berperang di jalan Allah hingga pulang”
(H.R Tirmidzi)
“Orang yang menuntut ilmu berarti menuntut rahmat ; orang
yang menuntut ilmu berarti menjalankan rukun islam dan
pahala yang di berikan sama dengan para nabi”
(HR.Dailani dari Anasr.a)
“Bertakwalah pada Allah, maka Allah akan mengajarimu.
Sesungguhnya
Allah Maha Mengetahui segala sesuatu.”
(Surat Al-Baqarah, ayat 282)
“Orang hebat adalah orang yang sanggup lalui kesukaran,
tantangan, serta ribuan cacian dan air mata, tidak pernah putus
asa dan selalu berjuang disertai dengan do’a”
(M. Debi Setiawan)
vi
Pengaruh Pendingin Udara Terhadap Kekerasan Dari Proses
Solidifikasi Besi Cor Kelabu Dengan Cetakan Permanen
M.Debi Setiawan, Agus Yulianto,Supriyono
TeknikMesinUniversitasMuhammadiyah Surakarta
Jl. A YaniTromolPos 1 PabelanKartosuro
email :setiawandeby67@gmail.com
ABSTRAKSI
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui laju pendinginan pada
solidifikasi besi cor kelabu dalam cetakan permanen untuk tapping awal.
Penelitian ini menggunakan cetakan permanen besicor ductile (FCD).
Metodologi penelitian ini di lakukan dengan melting besi cor dalam
tungku induksi kemudian di tuang pada cetakan FCD yang sudah di
preheating dengan suhu tertentu untuk membuat specimen besi cor kelabu
kemudian di uji sifat-sifat fisis dan mekanis. Pengujian dalam bentuk cairan
besi cor kelabu menggunakan alat uji CE Meter lalu pada specimen 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 1356.8°C saat proses tapping awal di tuang
dalam cetakan di mulai pada grafik yang terbaca CE Meter terjadi
penurunan temperatur, pada temperatur liquid 1155.4°C bentuknya masih
cair sampai temperatur solid 1113.6°C sehingga di peroleh nilai
CEL=4,17% ; C=3,61% ; dan SI=2,21% 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 93,46% ; C 3,52% ; Si 1,84% dan unsur lainnya
di bawah 1%. Hasil uji struktur mikro bagian spesimen yang di uji kekerasan
terlihat grafit dan sementit dan hasil uji kekerasan specimen pada bagian
A=137.47, 542.65, 162.21, 173.65, 207,02. B=207.02, 168.06, 159.36,
263.85, 280.43. C=280.43, 206.28, 211.07, 235.28, 682.28. dan D=682.28,
235.37, 215.25, 168.67, 137.47 dan harga kekerasan tertinggi yaitu pada
bagian C5 dan D1 sebesar 682.28, sedangkan harga kekerasan terendah
yaitu pada bagian A1 dan D5 sebesar 137.47. Berdasarkan data tersebut
dapat di simpulkan bahwa setiap bagian mempunyai tingkat kekerasan
yang bervariatif, karena setiap titik atau bagian yang di uji mempunyai
kandungan carbon yang berbeda-beda. Semakin tinggi kandungan carbon
maka akan semakin tinggi tingkat kekerasannya serta mempengaruhi sifat
fisis besi cor kelabu.
Kata kunci :Solidifikasi, molding FCD, spektrometer,
strukturmikro, kekerasan.
vii
The Influence Of Air Conditioning Against Violence Of The Process
Solidification Cast Iron Gray With Mold Permanent
M.Debi Setiawan, Agus Yulianto,Supriyono
Mechanical Engineering of Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A Yani Tromol Pos 1 Pabelan Kartosuro
email :setiawandeby67@gmail.com
ABSTRACT
This research aims to know the rate of cooling on the solidification of
gray cast iron in permanent mould for tapping earlier. This research uses a
permanent mold cast iron ductile (FCD).
Methodology this research was done by melting cast iron in induction
furnace then pour in the mold of the FCD are already on preheating with a
certain temperature for making grey cast iron specimen then tested the
physical properties and mechanical. Testing in the form of grey cast iron
using a liquid test CE Metres then in grey cast iron specimen in the test
chemical composition with the spectrometer then tested the hardness and
micro photographs taken of the direct contact with the air and direct contact
with the mould the FCD.
Research results in the form of graphs in the get from CE Meter
shows the temperature 1356.8 ° C early in the process when tapping pour
in mold at the start on the charts unreadable CE Meter temperature decline,
at the temperature of liquid 1155.4 ° C liquid temperature until the shape is
still solid 1113.6 ° C so that the values obtained in the CEL = 4.17%; C =
3,61%; and SI = 2,21% where the iron starts but still solid red until the
temperature of 1060 °C and harden within 180 seconds, while the chemical
composition test results in the form of solid or solid, such as: Fe 93.46%; C
3.52%; SI 1.84% and other elements of under 1%. Test results of specimens
that are part of the microstructure in uji violence visible graphite and
sementit and hardness test results of specimens at the A = 148.79, 542.65,
162.21, 173.65, 207.02. B = 207.02, 168.06, 159.36, 263.85, 280.43. C =
206.28, 280.43, 211.07, 235.28, 682.28. and D = 682.28, 235.37, 215.25,
168.67, 148.79 and price the highest violence in part C5 and D1 amounting
to 682.28, while the lowest rates of violence in parts of the A1 and D5 of
148.79. Based on these data can be conclude that every part has a level of
violence that in price, because every point or part that has the content of
carbon in the test. The higher the carbon content then it will be the higher
level of violence as well as affect the physical properties of grey cast iron.
Key words: Solidification, molding the FCD, spectrometer,
microstructure, hardness.
viii
KATA PENGANTAR
Assalamu‟alaikumWr. Wb.
Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas
berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat
terselesaikan.
Tugas akhir berjudul
Kekerasan Dari Proses
“Pengaruh Pendingin Udara Terhadap
Solidifikasi BesiCor Kelabu Dengan Cetakan
Permanen“, dapat terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak.
Untuk itu pada kesempatan ini penulis dengan segala ketulusan dan
keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terimakasih dan penghargaan
yang sebesar-besarnya kepada :
1.
Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D,.sebagai Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2.
Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST., Msc., Ph.D, selaku Ketua
Jurusan Teknik Mesin.
3.
Bapak Agus Yulianto, ST. MT.,Selaku pembimbing utama yang telah
memberikan pengarahan, bimbingan dan saran hingga Tugas Akhir
ini dapat terselesaikan.
4.
Bapak Dr. Supriyono. Selaku pembimbing pendamping yang telah
banyak memberikan pengarahan, bimbingan dan saran dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini.
5.
Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
yang telah member ilmu pengetahuan kepada penulis selama
mengikuti kegiatan kuliah.
6.
Bapak dan Ibu tercinta serta adik yang
setiap waktu selalu
mendo’akan, member semangat dan dorongan, serta terimakasih
atas semua nasehat, bimbingan dan pengorbananmu selama ini
sehingga penulis semangat menyelesaikan Tugas Akhir ini, Semua
ix
do’a dan kasih sayang yang tulus darimu akan selalu mengiringi
langkahku.
7.
Sahabat seperjuanganku Teguh Crysti Martanta, Mochamad Rosid,
Mukhammad Ikhwa Ariansyah dan Adi Nugroho terima kasih atas
bantuanya dan atas segala suka dan duka selama penyelesaian
Tugas Akhir ini, semoga persaudaraan tetap terjaga sampai
kapanpun.
8.
Diyah Nurul Khasanah terima kasih telah menjadi penyemangat
untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
9.
Pemilik PT. Bonjor Jaya Ceper Klaten. Terima kasih telah
menyediakan Tempat untuk pembuatan spesimen ini dan telah
memberikan ilmu yang sangat bermanfat bagi Saya dan Temanteman.
10. Ibu Lutiyatmi, ST. MT selaku kepala Laboratorium POLMAN Ceper
Klaten. Terima kasih telah banyak membantu dalam proses
penengerjaan specimen dalam Tugas Akhir ini. Semoga ilmu ini
bermanfaat kedepannya.
11. Team rekan – rekan mahasiswa Teknik Mesin angkatan 2011 yang
telah ikut memberi saran dan motivasi.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari
sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun
dari pembaca sangat diharapkan. Harapan penulis semoga tugas
akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan orang lain.
Wassalamu‟alaikumWr. Wb.
Surakarta, April 2016
Penulis
x
HALAMAN PERSEMBAHAN
Assalamu’alaikum Wr. Wb
Dengan penuh mengharap Ridha Allah SWT, teriring perasaaan
syukur dan sabar yang mendalam serta penghargaan yang tinggi, setelah
berbagai
ujian
dalam
perjuangan
yang
tak
kenal
lelah,
saya
mempersembahkan Tugas Akhir ini kepada :
1. Bapak dan Ibuku tersayang yang dengan segala Do’a bimbingan,
pengertian, perhatian dan kasih sayang, kesabaran, keikhlasan dan
pengorbanan yang sangat besar kepada saya dan adik saya yang
senantiasa mendukung dan memberikan semangat kepada saya
untuk selalu senantiasa berusaha sebaik mungkin.
2. Bapak Agus Yulianto, ST. MT selaku dosen pembimbing utama
tugas akhir yang telah sabar menasehati memberikan bimbingan,
catatan serta meluangkan waktu tenaga, pikiran dan segala
perhatiannya kepada saya sehingga saya selalu bersemangat dan
termotivasi untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.
Saya minta maaf jika selama ini saya melakukan kesalahan baik
dalam bimbingan tugas akhir maupun yang lainnya.
3. Bapak Dr. Supriyono selaku dosen pembimbing pendamping tugas
akhir yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan
bimbingan dan arahannya. Saya minta maaf jika selama ini saya
melakukan kesalahan baik dalam bimbingan tugas akhir maupun
lainnya.
4. Teman seperjuangan Tugas Akhir saudara Teguh Crysti Martanta,
Mochamad Rosid, Adi Nugroho, terimakasih atas kerjasama dan
bantuannya.
5. Sahabatku (solidarity Teknik Mesin angkatan 2011 yang selalu
kompak dan saling menyemangati).
Wassalamu’alaikum Wr. Wb
xi
DAFTAR ISI
Halaman Judul ...................................................................................
i
Pernyataan Keaslian Skrips ...............................................................
ii
Halaman Persetujuan ........................................................................
iii
Halaman Pengesahan .......................................................................
iv
Lembar Motto .....................................................................................
v
Abstraksi ............................................................................................ vii
Abstract .............................................................................................. viii
Kata Pengantar ..................................................................................
ix
Halaman Persembahan ....................................................................
xi
Daftar Isi ........................................................................................... xii
Daftar Gambar ................................................................................... xv
Daftar Tabel ....................................................................................... xvii
Daftar Simbol ..................................................................................... xviii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 .Latar Belakang Penelitian ................................................ 1
1.2 .Rumusan Masalah ........................................................... 3
1.3 .Batasan Masalah ............................................................. 3
1.4 .Tujuan Penelitian ............................................................. 3
1.5 .Manfaat Penelitian ........................................................... 4
1.6 Metode Penelitian ............................................................ 4
1.7 Sistematika Penulisan ...................................................... 6
BAB II LANDASAN TEORI
xii
2.1 Tinjauan Pustaka ............................................................ 8
2.2 Dasar Teori ..................................................................... 10
2.2.1.Tanur Indusksi ....................................................... 10
2.2.2. Cetakan Permanen (Permanent Mold) ................. 10
2.2.3. Pengecoran Logam ............................................... 11
2.2.4. Solidifikasi logam .................................................. 12
2.2.5 Klasifikasi Besi Cor ............................................... 12
2.2.6. Besi Cor Paduan ................................................... 15
2.2.7. Pengaruh Kandungan Unsur Pada Struktur Besi
Cor ....................................................................... 16
2.2.8. Diagram Keseimbangan Besi-Karbon ................... 18
2.2.9. Diagram Transformasi Untuk Pendinginan CCT
(Contonuous Cooling Tranformation) ................... 21
2.2.10. Carbon Equivalent Value (CE) ............................ 22
2.2.11. Struktur Mikro Besi Cor ....................................... 22
2.2.12. Sifat Fisis Pada Besi Cor Kelabu ........................ 25
2.2.13. Sifat Mekanis Pada Besi Cor Kelabu .................. 27
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian ................................................... 30
3.2. Studi Literature dan Survei Lapangan ............................ 31
3.3. Penyiapan Alat dan Bahan ............................................. 31
3.3.1. Alat ...................................................................... 31
3.3.2. Bahan................................................................... 32
xiii
3.4. Langkah Pembuatan Spesimen ..................................... 32
3.5. Persiapan Benda Uji ....................................................... 38
3.6. Pengujian Spesimen ...................................................... 42
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Analisa Hasil Penelitian dan Pembahasan ..................... 50
4.1.1. Pengujian CE Meter ............................................. 50
4.1.2. Pengujian Kekerasan (Micro Vickers) .................. 52
4.1.3. Pengujian Metalografi (Foto Mikro) ...................... 57
4.1.4. Pengujian Komposisi Kimia.................................. 62
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan .................................................................... 64
5.2. Saran .............................................................................. 64
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tungku Induksi ............................................................
10
Gambar 2.2 Mold (Cetakan) ............................................................
11
Gambar 2.3 Diagram Keseimbangan Besi-Karbon ..........................
18
Gambar 2.4 Diagram CCT untuk Besi Cor ......................................
21
Gambar3.1
Diagram Alir Penelitian ................................................
30
Gambar3.2
(a) Gram Besi. (b) Silikon dan Karbon .........................
33
Gambar 3.3 Proses Peleburan Besi Cor..........................................
34
Gambar 3.4 (a) Proses Pemanasan Cetakan. (b) Pengukuran
Temperatur Cetakan ...................................................
35
Gambar 3.5 Penuangan Besi Cor Cair ............................................
35
Gambar 3.6
(a) Proses Penuangan Pada Cup. (b) Proses Penuangan
Pada Cetakan .............................................................
36
Gambar 3.7 CE Meter......................................................................
36
Gambar 3.8 Spesimen Didinginkan Dengan Udara Bebas ..............
37
Gambar 3.9 Mesin Wire Cut ............................................................
37
Gambar 3.10 Spesimen Setelah Di Potong Dengan Mesin Wire Cut
38
Gambar 3.11 Proses Pembuatan Mounting.......................................
39
Gambar 3.12 Mesin Grinding .............................................................
39
Gambar 3.13 Permukaan Yang di Uji Kekerasan ..............................
43
Gambar 3.14 Penentuan Titik Yang Akan Diuji Kekerasan ...............
44
xv
Gambar 3.15 Prinsip Kerja Vickers Micro Hardness Tester...............
45
Gambar 3.16 Alat Uji Vickers Micro Hardness Tester........................
45
Gambar 3.17 Olympus Metallurgical Microscope dan Olympus
Pothomicrographic System ..........................................
47
Gambar 3.18 Spectrometer ................................................................
49
Gambar 3.19 Posisi Benda Uji Pada Spectrometer ...........................
49
Gambar 4.1 Grafik Hasil Uji Peleburan ............................................
50
Gambar 4.2 Bagian Yang Diuji Kekerasan ......................................
52
Gambar 4.3 Diagram Harga Kekerasan Bagian A ...........................
53
Gambar 4.4 Diagram Harga Kekerasan Bagian B ...........................
54
Gambar 4.5 Diagram Harga Kekerasan Bagian C ...........................
55
Gambar 4.6 Diagram Harga Kekerasan Bagian D ...........................
56
Gambar 4.7 Gambar Foto Mikro Bagian A Titik A1 sampai A5 ........
57
Gambar 4.8 Gambar Foto Mikro Bagian B Titik B1 sampai B5 ........
58
Gambar 4.9 Gambar Foto Mikro Bagian C Titik C1 sampai C5 .......
59
Gambar 4.10 Gambar Foto Mikro Bagian D Titik D1 sampai D5 .......
60
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Standar Besi Cor Kelabu Menurut JIS .................................
13
Tabel 4.1 Hasil Pengujian KekerasanVickers Pada Bagian A .............
53
Tabel 4.2 Hasil Pengujian KekerasanVickers Pada Bagian B .............
54
Tabel 4.3 Hasil Pengujian KekerasanVickers Pada Bagian C .............
54
Tabel 4.4 Hasil Pengujian KekerasanVickers Pada Bagian D .............
55
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Komposisi Kimia ........................................
62
xvii
DAFTAR SIMBOL
CEV = Carbon Equivalent Value
C
= Kandungan Karbon (%)
Si
= Kandungan Silikon (%)
P
= Kandungan Fosfor (%)
xviii