TUGAS AKHIR Pengaruh Perbedaan Jumlah Dan Posisi Saluran Masuk (Ingate) Terhadap Hasil Coran Produk Connecting Rod Dari Bahan Aluminium.
TUGAS AKHIR
PENGARUH PERBEDAAN JUMLAH DAN POSISI SALURAN
MASUK (INGATE) TERHADAP HASIL CORAN PRODUK
CONNECTING ROD DARI BAHAN ALUMINIUM
Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh :
OKTAFIAN SETYO NUGROHO
NIM : D.200.120.135
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir dengan judul
“PENGARUH PERBEDAAN JUMLAH DAN POSISI SALURAN MASUK
(INGATE) TERHADAP HASIL CORAN PRODUK CONNECTING ROD
DARI BAHAN ALUMINIUM” yang dibuat untuk memenuhi sebagai syarat
memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui
bukan
merupakan
dipublikasikan
tiruan
dan/atau
atau
pernah
duplikasi
dari
dipakai
untuk
skripsi
yang
mendapatkan
sudah
gelar
kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau
instansi manapun, kecuali bagian yang informasinya saya cantumkan
sebagaimana mestinya.
Surakarta, 07 Desember 2016
Yang menyatakan
OKTAFIAN SETYO NUGROHO
D200120135
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas Akhir ini berjudul ” PENGARUH PERBEDAAN JUMLAH DAN
POSISI SALURAN MASUK (INGATE) TERHADAP HASIL CORAN
PRODUK CONNECTING ROD DARI BAHAN ALUMINIUM”, telah
disetujui
oleh
Pembimbing
untuk
memenuhi
sebagai
persyaratan
memperoleh derajat Sarjana (Strata 1) Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
Nama
: Oktafian Setyo Nugroho
NIM
: D.200.120.135
Disetujui pada
Hari
: Rabu
Tanggal
: 07 Desember 2016
Pembimbing Utama
(Patna Partono, ST, MT)
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir ini berjudul ”PENGARUH PERBEDAAN JUMLAH DAN
POSISI SALURAN MASUK (INGATE) TERHADAP HASIL CORAN
PRODUK CONNECTING ROD DARI BAHAN ALUMINIUM”, telah
dipertahankan dihadapan dewan penguji dan disahkan sebagai syarat
untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
Nama
: Oktafian Setyo Nugroho
NIM
: D.200.120.135
Disetujui pada
Hari
: Rabu
Tanggal
: 07 Desember 2016
Tim Penguji
Ketua
: Patna Partono,ST, MT
(
)
Anggota 1
: Masyrukan, ST, MT.
(
)
Anggota 2
: Ngafwan, Ir, MT.
(
)
Mengetahui,
Dekan,
Ketua Jurusan
Tri Widodo Besar R,ST. MSc.Ph.D
iv
LEMBAR SOAL
v
MOTTO
“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.
Sesungguhnya Sesudah kesulitan itu ada kemudahan”
(Alam Nasyroh 5-6)
“Sabar bukanlah sifat pasif, sabar adalah berusaha dengan penuh
kesungguhan dengan segala upaya mengharap ridha Allah semata.
Apabila kegagalan yang datang, bukanlah Allah tempat segala
kesalahan dilemparkan, tetapi segala koreksi diri, dan mencari jalan lain
dengan tetap dijalan Allah.”
(Ali bin Abi Thalib)
vi
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perbedaan jumlah
dan posisi saluran masuk terhadap penyusutan,cacat porositas,kekerasan
dan foto mikro. Bahan baku penelitian ini adalah aluminium bekas atau
rosok dari berbagai komponen yang dicor ulang.
Pada penelitian ini akan dikaji jumlah dan posisi saluran masuk
satu,dua, dan tiga. Pengujian yang akan dilakukan antaralain uji komposisi
kimia, uji penyusutan, uji density, uji kekerasan brinell (standar ASTM E
10), dan uji foto mikro (standar ASTM E 3).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa hasil komposisi kimia ditemukan
unsur kimia (Al) 91.60%, Silikon (Si) 2.51%. Sehingga dari unsur yang ada
material ini termasuk logam alumunium paduan Silikon (Al-Si). Hasil ratarata penyusutan tertinggi terdapat pada letak saluran masuk (Ingate) satu
sebesar 2,52%, sedangkan saluran masuk (Ingate) dua 1,82%, dan saluran
masuk (Ingate) tiga 2,08%.Hasil density tertinggi terdapat pada (Ingate)
dua sebesar 2,38, sedangkan (Ingate) satu 2,35, dan (Ingate) tiga 2,36.
Harga kekerasan tertinggi terdapat pada (Ingate) dua 70,34 (HBN),
sedangkan (Ingate) satu 69,04 (HBN), dan (Ingate) tiga 69,81(HBN).
Kata kunci : Saluran masuk, Paduan Aluminium , penyusutan,
porositas, Kekerasan.
vii
Abstract
This study aims to determine the effect of differences in the number
and position of the inlet to the shrinkage, defects porosity, hardness and
micro photograph. The raw material of this study is aluminum used or rosok
of various components of the re-casted.
This research examined the number and position of the inlet one,
two, and three. Testing will be done antaralain chemical composition test,
test shrinkage, density test, Brinell hardness test (ASTM standard E 10),
and a micro photograph test (ASTM standard E 3).
The results showed that the results of chemical composition found
chemical elements (Al) 91.60%, silicon (Si) 2:51%. So from the elements
present this material include metal aluminum silicon alloy (Al-Si). The
average yield is highest shrinkage in the location of the inlet (ingate) one at
2.52%, while the inlet (ingate) two 1.82%, and the inlet (ingate) 2.08% The
results of the three highest density found in (ingate) two amounted to 2.38,
while the (ingate) of 2.35, and (ingate) three 2.36. Prices are at the highest
hardness (ingate) two 70.34 (HBN), whereas (ingate) a 69.04 (HBN), and
(ingate) three 69.81 (HBN).
Key Words : Ingate, Aluminium Alloy, Shrinkage, Porosity, Hardness.
viii
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat
dan karunia- Nya yang telah terlimpahkan kepada penulis, sehingga
Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.
Tugas Akhir berjudul “PENGARUH PERBEDAAN JUMLAH
DAN POSISI SALURAN MASUK (INGATE) TERHADAP HASIL
CORAN PRODUK CONNECTING ROD DARI BAHAN ALUMINIUM”
dapat terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu
dalam kesempatan ini penulis dengan segala hormat ketulusan hati
ingin menyampaikan rasa terimakasih dan penghargaan sebesarbesarnya kepada :
1. Bapak Dr. H. Sri Sunarjono MT. Ph.D selaku Dekan Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo BR. ST. MSc., Ph.D selaku Ketua Jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
3. Bapak Patna Partono,ST, MT. selaku Dosen Pembimbing I
yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam
penyusunan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Sutarno dan Ibu Ninik Weryanti selaku orangtua
saya yang selalu mendoakan,memberikan arahan,dan
kasih sayang.
5. Bapak Bambang Waluyo,ST, MT. selaku Pembimbing Akademi.
ix
6. Dosen jurusan Teknik Mesin beserta Staff Tata Usaha Fakultas
Teknik
7. Rekan setim skripsi Adam Hananto selaku pemilik CV. Karya
Logam yang telah bersedia menyediakan tempat dan banyak
merepoti untuk mengerjakan tugas akhiryang saya kerjakan dan
Dhimas Wicaksono yang menjadi rekan setim pengerjaan tugas
akhir ini.
8. Teman
saya
angkatan
2012
yang
sudah
banyak
membantu
dan mendukung saya dalam perkuliahan selama di
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Akhir kata, penulis mohon maaf sebelum dan sesudahnya, jika
sekiranya terdapat kesalahan dan kekurangan dalam penulisan
Tugas Akhir ini, yang disebabkan adanya keterbatasan-keterbatasan
antara lain waktu, dana, literatur yang ada, dan pengetahuan yang
penulis miliki. Harapan penulis semoga laporan ini bermanfaat untuk
pembaca.
Tugas Akhir ini semoga dapat bermanfaat khususnya bagi
penulis dan pihak lain yang membutuhkan, Amin ya Robbaallamin.
Surakarta, 07 Desember 2016
Penulis
Oktafian Setyo Nugroho
x
DAFTAR PUSTAKA
Halaman judul .....................................................................................
i
Halaman Pernyataan Keaslian Tugas Akhir ........................................
ii
Halaman Persetujuan .........................................................................
iii
Halaman Pengesahan ........................................................................
iv
Lembar Soal Tugas Akhir ...................................................................
v
Halaman Motto ...................................................................................
vi
Abstraksi .............................................................................................
vii
Kata Pengantar ...................................................................................
ix
Daftar Isi .............................................................................................
xi
Daftar Gambar ....................................................................................
xv
Daftar Tabel ........................................................................................ xviii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ..................................................................
1
1.2 Perumusan Masalah ..........................................................
3
1.3 Batasan Masalah ..............................................................
3
1.4 Tujuan Penelitian ...............................................................
4
1.5 Manfaat Penelitian .............................................................
4
1.6 Sistematika Penulisan .......................................................
5
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka ...............................................................
7
2.2 Landasan Teori .................................................................
9
2.2.1. Aluminium..............................................................
9
xi
2.2.2. Harga Kekerasan Aluminium .................................
11
2.2.3. Paduan Aluminium ...............................................
19
2.2.4. Jenis-jenis Aluminium Paduan ...............................
23
2.2.5. Proses Pengecoran ..............................................
32
2.2.6. Pola ......................................................................
32
2.2.7. Sistem Saluran .....................................................
33
2.2.8. Pembekuan Coran ................................................
37
2.2.9. Pasir Cetak ...........................................................
39
2.2.10. Cetakan ...............................................................
39
2.2.11. Macam-macam Cacat Coran dan Sifat-sifatnya ..
40
2.2.12. Cacat Pada Coran ...............................................
41
2.3 Sifat Fisis dan Mekanis ....................................................
46
2.3.1 Komposis Kimia ......................................................
46
2.3.2 Struktur Mikro .........................................................
46
2.3.3 Kekerasan (Hardness) ............................................
47
2.3.4 Hipotesis .................................................................
48
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian .....................................................
49
3.2 Tempat Penelitian.............................................................
50
3.3 Bahan dan Alat ................................................................
50
3.3.1. Bahan ....................................................................
50
3.3.2. Alat ........................................................................
51
xii
3.4 Prosedur Penelitian Prosedur Penelitian .........................
57
3.4.1 Pembuatan Proses Pengecoran ..............................
57
3.4.2 Persiapan Pola ........................................................
58
3.4.3. Pembuatan Pasir Cetakan .....................................
59
3.4.4. Pembuatan Cetakan Pasir .....................................
60
3.4.5. Peleburan Logam ..................................................
64
3.4.6. Penuangan Logam Cair ..........................................
65
3.4.7. Pembongkaran Cetakan Pasir ................................
65
3.4.8. Pengujian Cacat Penyusutan ..................................
66
3.4.9. Pengujian Cacat Porositas ......................................
67
3.4.10. Pengamatan Struktur Mikro ..................................
67
3.4.11. Analisa Data .........................................................
68
3.4.12. Pengujian Komposisi Kimia ..................................
68
3.4.13. Pengamatan dengan SEM,HRSEM, dan EDS ......
69
3.4.14. Pengujian Kekerasan ............................................
70
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengujian Komposisi Kimia .....................................
72
4.2 Hasil Pengujian Cacat Penyusutan ..................................
73
4.3 Hasil Perhitungan Density ................................................
76
4.4 Hasil Uji Kekerasan Brinell ...............................................
80
4.5 Hasil Uji Foto Mikro .........................................................
83
BAB V RANCANGAN ANGGARAN BIAYA
5.1 Rancangan Anggaran Biaya dan Analisa Usaha Dalam
Satu Hari .........................................................................
xiii
86
BAB VI PENUTUP
6.1. Kesimpulan .......................................................................
88
6.2. Saran ................................................................................
89
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Pengujian kekerasan brinell…………………………………………...
14
Gambar 2.2
Kekerasan vikres………………………………………………….........
15
Gambar 2.3
Kekerasan Rockwell…………………………………………………....
17
Gambar 2.4
Diagram Fasa Al-Cu…………………………………………………....
24
Gambar 2.5
Diagram Fasa Al-Mn…………………………………………..............
25
Gambar 2.6
Diagram Fasa Al-Si……………………………………………….........
25
Gambar 2.7
Diagram Fasa AL-Mg………………………………………….............
26
Gambar 2.8
Struktur Mikro Paduan Al-Mg……………………………………….....
27
Gambar 2.9
Diagram Fasa Al-Si-Mg……………………………………………......
27
Gambar 2.10
Struktur Mikro Paduan Al-Si-Mg……………………………………....
28
Gambar 2.11
Diagram Fasa Al-Zn………………………………………...................
29
Gambar 2.12
Diagram Fasa Al-Mg-Zn ……………………………………………....
29
Gambar 2.13
Struktur Mikro paduan Al-Mg-Zn……………………………………...
30
Gambar 2.14
Struktur Mikro Paduan Al-Si-Cu……………………………………....
31
Gambar 2.15
Sistem Saluran…………………………………………......................
33
Gambar 2.16
Ukuran Basin…………………………………….................................
34
Gambar 2.17
Sprue runcing………………………………………….........................
35
Gambar 2.18
Penampang Saluran Mengalir…………….………………….............
35
Gambar 2.19
Bentuk Penampang Saluran Masuk………………….......................
36
Gambar 2.20
Bagian-BAgian Sistem Saluran………………………………………..
37
Gambar 2.21
Struktur Mikro Pembekuan Logam……………………………………
37
Gambar 2.22
Cacat Porositas Pada Penampang Potong Produk Cor……………
42
Gambar 2.23
Bentuk Cacat shrinkage ……………………………….......................
43
Gambar 2.24
Cacat Salah Alir…………………………...........................................
44
xv
Gambar 2.25
Cacat Retakan.................................................................................
45
Gambar 2.26
Proses pengamatan pada Struktur Mikro........................................
47
Gambar 2.27
Bekas injakan Penetrasi Uji Kekerasan Brinel.................................
47
Gambar 3.1
Diagram Alir Penelitian…………………………………………….......
49
Gambar 3.2
Aluminium Bekas………………………………………………………..
50
Gambar 3.3
Tungku……………………………………………………….................
51
Gambar 3.4
Arang Kayu……………………………………………………………...
52
Gambar 3.5
Blower……………………………………………………………...........
53
Gambar 3.6
Alat Penuang…………………………………………………………....
53
Gambar 3.7
Serbuk Karbon…………………………………………………………..
54
Gambar 3.8
Penumbuk……………………………………………………………….
54
Gambar 3.9
Cetakan Kayu……………………………………………………..........
54
Gambar 3.10
Timbangan Digital……………………………………………………...
55
Gambar 3.11
Gelas Ukur……………………………………………….....................
55
Gambar 3.12
Alat Uji SEM……………………………………………………….......
56
Gambar 3.13
Microskop Optik…………………………………................................
56
Gambar 3.14
Diagram Proses Pengecoran………………………………………….
57
Gambar 3.15
Pola Sistem Saluran connecting rod………………………………….
58
Gambar 3.16
Saluran Turun……………………………………………….................
58
Gambar 3.17
Saluran Masuk……………………………………...............................
59
Gambar 3.18
Connecting Rod………………………………………………………....
59
Gambar 3.19
Pasir Cetak………………………………………………………...........
59
Gambar 3.20
Kerangka Cetak…………………………………………………...........
60
Gambar 3.21
Papan Cetakan Bawah………………………………………..............
60
Gambar 3.22
Mengoleskan Calsium Carbonat………………………………………
60
xvi
Gambar 3.23
Persiapan Pencetakan…………………………………………………
61
Gambar 3.24
Penuangan Pasir………………………………………………………..
61
Gambar 3.25
Pola Bawah…………………………………………….........................
62
Gambar 3.26
Mengoleskan Calsium Carbonat………………………………...........
62
Gambar 3.27
Pemasangan Cetakan dan Saluran Turun…………………………...
62
Gambar 3.28
Pembuatan Saluran Turun…………………………………................
63
Gambar 3.29
Pembuatan Lubang Masuk…………………………………………….
63
Gambar 3.30
Pengambilan Spesimen………………………………………………..
64
Gambar 3.31
Pola yang sudah jadi……………………………………………….......
64
Gambar 3.32
Penuangan………………….............................................................
65
Gambar 3.33
Hasil Benda Setelah Pembongkaran………………………………....
65
Gambar 3.34
Pengukuran Hasil Coran…………………………………………….....
66
Gambar 3.35
Carbon Coating……………………………………………………........
69
Gambar 3.36
Alat UJi SEM ………………………………………………..................
69
Gambar 3.37
Spesimen Uji Kekerasan……………………………………...............
70
Gambar 3.38
Alat Uji Kekerasan Brinell................................................................
71
Gambar 4.1
Pengukuran Spesimen………………………....................................
73
Gambar 4.2
Presentasi Penyusutan Variasi Saluran Masuk Ingate……………..
75
Gambar 4.3
Grafik HAsil Uji Density……………………………….........................
77
Gambar 4.4
Hasil Foto Makro Porositas…………………………………...............
79
Gambar 4.5
Grafik Hasil Uji Kekerasan……………………………………………..
81
Gambar 4.6
Struktur MIkro Saluran Masuk (Ingate) satu…………………………
83
Gambar 4.7
Struktur MIkro Saluran Masuk (Ingate) dua………………………….
83
Gambar 4.8
Struktur MIkro Saluran Masuk (Ingate) tiga………………………….
84
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Karakteristik dan sifat Aluminium……………………………………….
Tabel 2.2
Standart uji brinell…………………………………………………………. 12
Tabel 2.3
Nilai kekerasan Brinell…………………………………………………….
Tabel 2.4
Gaya maksimal masing-masing diameter penetrator…………………. 13
Tabel 2.5
Skala kekerasan Rokwell…………………………………………………
Tabel 2.6
Aluminium dan paduan serta kode penamaan ………………………... 20
Tabel 4.1
Hasil Komposisi kimia…………………………………………………….. 72
Tabel 4.2
Hasil pengukuran specimen asli dan hasil coran ……………………... 74
Tabel 4.3
Presentase penyusutan dalam persen………………………………….
Tabel 4.4
Hasil perhitungan density………………………………………………… 76
Tabel 4.5
Hasil Uji kekerasan Brinell………………………………………………..
xviii
9
13
18
74
80
PENGARUH PERBEDAAN JUMLAH DAN POSISI SALURAN
MASUK (INGATE) TERHADAP HASIL CORAN PRODUK
CONNECTING ROD DARI BAHAN ALUMINIUM
Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh :
OKTAFIAN SETYO NUGROHO
NIM : D.200.120.135
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2016
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir dengan judul
“PENGARUH PERBEDAAN JUMLAH DAN POSISI SALURAN MASUK
(INGATE) TERHADAP HASIL CORAN PRODUK CONNECTING ROD
DARI BAHAN ALUMINIUM” yang dibuat untuk memenuhi sebagai syarat
memperoleh derajat sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui
bukan
merupakan
dipublikasikan
tiruan
dan/atau
atau
pernah
duplikasi
dari
dipakai
untuk
skripsi
yang
mendapatkan
sudah
gelar
kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau
instansi manapun, kecuali bagian yang informasinya saya cantumkan
sebagaimana mestinya.
Surakarta, 07 Desember 2016
Yang menyatakan
OKTAFIAN SETYO NUGROHO
D200120135
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas Akhir ini berjudul ” PENGARUH PERBEDAAN JUMLAH DAN
POSISI SALURAN MASUK (INGATE) TERHADAP HASIL CORAN
PRODUK CONNECTING ROD DARI BAHAN ALUMINIUM”, telah
disetujui
oleh
Pembimbing
untuk
memenuhi
sebagai
persyaratan
memperoleh derajat Sarjana (Strata 1) Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
Nama
: Oktafian Setyo Nugroho
NIM
: D.200.120.135
Disetujui pada
Hari
: Rabu
Tanggal
: 07 Desember 2016
Pembimbing Utama
(Patna Partono, ST, MT)
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir ini berjudul ”PENGARUH PERBEDAAN JUMLAH DAN
POSISI SALURAN MASUK (INGATE) TERHADAP HASIL CORAN
PRODUK CONNECTING ROD DARI BAHAN ALUMINIUM”, telah
dipertahankan dihadapan dewan penguji dan disahkan sebagai syarat
untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh :
Nama
: Oktafian Setyo Nugroho
NIM
: D.200.120.135
Disetujui pada
Hari
: Rabu
Tanggal
: 07 Desember 2016
Tim Penguji
Ketua
: Patna Partono,ST, MT
(
)
Anggota 1
: Masyrukan, ST, MT.
(
)
Anggota 2
: Ngafwan, Ir, MT.
(
)
Mengetahui,
Dekan,
Ketua Jurusan
Tri Widodo Besar R,ST. MSc.Ph.D
iv
LEMBAR SOAL
v
MOTTO
“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan.
Sesungguhnya Sesudah kesulitan itu ada kemudahan”
(Alam Nasyroh 5-6)
“Sabar bukanlah sifat pasif, sabar adalah berusaha dengan penuh
kesungguhan dengan segala upaya mengharap ridha Allah semata.
Apabila kegagalan yang datang, bukanlah Allah tempat segala
kesalahan dilemparkan, tetapi segala koreksi diri, dan mencari jalan lain
dengan tetap dijalan Allah.”
(Ali bin Abi Thalib)
vi
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perbedaan jumlah
dan posisi saluran masuk terhadap penyusutan,cacat porositas,kekerasan
dan foto mikro. Bahan baku penelitian ini adalah aluminium bekas atau
rosok dari berbagai komponen yang dicor ulang.
Pada penelitian ini akan dikaji jumlah dan posisi saluran masuk
satu,dua, dan tiga. Pengujian yang akan dilakukan antaralain uji komposisi
kimia, uji penyusutan, uji density, uji kekerasan brinell (standar ASTM E
10), dan uji foto mikro (standar ASTM E 3).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa hasil komposisi kimia ditemukan
unsur kimia (Al) 91.60%, Silikon (Si) 2.51%. Sehingga dari unsur yang ada
material ini termasuk logam alumunium paduan Silikon (Al-Si). Hasil ratarata penyusutan tertinggi terdapat pada letak saluran masuk (Ingate) satu
sebesar 2,52%, sedangkan saluran masuk (Ingate) dua 1,82%, dan saluran
masuk (Ingate) tiga 2,08%.Hasil density tertinggi terdapat pada (Ingate)
dua sebesar 2,38, sedangkan (Ingate) satu 2,35, dan (Ingate) tiga 2,36.
Harga kekerasan tertinggi terdapat pada (Ingate) dua 70,34 (HBN),
sedangkan (Ingate) satu 69,04 (HBN), dan (Ingate) tiga 69,81(HBN).
Kata kunci : Saluran masuk, Paduan Aluminium , penyusutan,
porositas, Kekerasan.
vii
Abstract
This study aims to determine the effect of differences in the number
and position of the inlet to the shrinkage, defects porosity, hardness and
micro photograph. The raw material of this study is aluminum used or rosok
of various components of the re-casted.
This research examined the number and position of the inlet one,
two, and three. Testing will be done antaralain chemical composition test,
test shrinkage, density test, Brinell hardness test (ASTM standard E 10),
and a micro photograph test (ASTM standard E 3).
The results showed that the results of chemical composition found
chemical elements (Al) 91.60%, silicon (Si) 2:51%. So from the elements
present this material include metal aluminum silicon alloy (Al-Si). The
average yield is highest shrinkage in the location of the inlet (ingate) one at
2.52%, while the inlet (ingate) two 1.82%, and the inlet (ingate) 2.08% The
results of the three highest density found in (ingate) two amounted to 2.38,
while the (ingate) of 2.35, and (ingate) three 2.36. Prices are at the highest
hardness (ingate) two 70.34 (HBN), whereas (ingate) a 69.04 (HBN), and
(ingate) three 69.81 (HBN).
Key Words : Ingate, Aluminium Alloy, Shrinkage, Porosity, Hardness.
viii
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat
dan karunia- Nya yang telah terlimpahkan kepada penulis, sehingga
Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.
Tugas Akhir berjudul “PENGARUH PERBEDAAN JUMLAH
DAN POSISI SALURAN MASUK (INGATE) TERHADAP HASIL
CORAN PRODUK CONNECTING ROD DARI BAHAN ALUMINIUM”
dapat terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu
dalam kesempatan ini penulis dengan segala hormat ketulusan hati
ingin menyampaikan rasa terimakasih dan penghargaan sebesarbesarnya kepada :
1. Bapak Dr. H. Sri Sunarjono MT. Ph.D selaku Dekan Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo BR. ST. MSc., Ph.D selaku Ketua Jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
3. Bapak Patna Partono,ST, MT. selaku Dosen Pembimbing I
yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam
penyusunan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Sutarno dan Ibu Ninik Weryanti selaku orangtua
saya yang selalu mendoakan,memberikan arahan,dan
kasih sayang.
5. Bapak Bambang Waluyo,ST, MT. selaku Pembimbing Akademi.
ix
6. Dosen jurusan Teknik Mesin beserta Staff Tata Usaha Fakultas
Teknik
7. Rekan setim skripsi Adam Hananto selaku pemilik CV. Karya
Logam yang telah bersedia menyediakan tempat dan banyak
merepoti untuk mengerjakan tugas akhiryang saya kerjakan dan
Dhimas Wicaksono yang menjadi rekan setim pengerjaan tugas
akhir ini.
8. Teman
saya
angkatan
2012
yang
sudah
banyak
membantu
dan mendukung saya dalam perkuliahan selama di
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Akhir kata, penulis mohon maaf sebelum dan sesudahnya, jika
sekiranya terdapat kesalahan dan kekurangan dalam penulisan
Tugas Akhir ini, yang disebabkan adanya keterbatasan-keterbatasan
antara lain waktu, dana, literatur yang ada, dan pengetahuan yang
penulis miliki. Harapan penulis semoga laporan ini bermanfaat untuk
pembaca.
Tugas Akhir ini semoga dapat bermanfaat khususnya bagi
penulis dan pihak lain yang membutuhkan, Amin ya Robbaallamin.
Surakarta, 07 Desember 2016
Penulis
Oktafian Setyo Nugroho
x
DAFTAR PUSTAKA
Halaman judul .....................................................................................
i
Halaman Pernyataan Keaslian Tugas Akhir ........................................
ii
Halaman Persetujuan .........................................................................
iii
Halaman Pengesahan ........................................................................
iv
Lembar Soal Tugas Akhir ...................................................................
v
Halaman Motto ...................................................................................
vi
Abstraksi .............................................................................................
vii
Kata Pengantar ...................................................................................
ix
Daftar Isi .............................................................................................
xi
Daftar Gambar ....................................................................................
xv
Daftar Tabel ........................................................................................ xviii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ..................................................................
1
1.2 Perumusan Masalah ..........................................................
3
1.3 Batasan Masalah ..............................................................
3
1.4 Tujuan Penelitian ...............................................................
4
1.5 Manfaat Penelitian .............................................................
4
1.6 Sistematika Penulisan .......................................................
5
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka ...............................................................
7
2.2 Landasan Teori .................................................................
9
2.2.1. Aluminium..............................................................
9
xi
2.2.2. Harga Kekerasan Aluminium .................................
11
2.2.3. Paduan Aluminium ...............................................
19
2.2.4. Jenis-jenis Aluminium Paduan ...............................
23
2.2.5. Proses Pengecoran ..............................................
32
2.2.6. Pola ......................................................................
32
2.2.7. Sistem Saluran .....................................................
33
2.2.8. Pembekuan Coran ................................................
37
2.2.9. Pasir Cetak ...........................................................
39
2.2.10. Cetakan ...............................................................
39
2.2.11. Macam-macam Cacat Coran dan Sifat-sifatnya ..
40
2.2.12. Cacat Pada Coran ...............................................
41
2.3 Sifat Fisis dan Mekanis ....................................................
46
2.3.1 Komposis Kimia ......................................................
46
2.3.2 Struktur Mikro .........................................................
46
2.3.3 Kekerasan (Hardness) ............................................
47
2.3.4 Hipotesis .................................................................
48
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian .....................................................
49
3.2 Tempat Penelitian.............................................................
50
3.3 Bahan dan Alat ................................................................
50
3.3.1. Bahan ....................................................................
50
3.3.2. Alat ........................................................................
51
xii
3.4 Prosedur Penelitian Prosedur Penelitian .........................
57
3.4.1 Pembuatan Proses Pengecoran ..............................
57
3.4.2 Persiapan Pola ........................................................
58
3.4.3. Pembuatan Pasir Cetakan .....................................
59
3.4.4. Pembuatan Cetakan Pasir .....................................
60
3.4.5. Peleburan Logam ..................................................
64
3.4.6. Penuangan Logam Cair ..........................................
65
3.4.7. Pembongkaran Cetakan Pasir ................................
65
3.4.8. Pengujian Cacat Penyusutan ..................................
66
3.4.9. Pengujian Cacat Porositas ......................................
67
3.4.10. Pengamatan Struktur Mikro ..................................
67
3.4.11. Analisa Data .........................................................
68
3.4.12. Pengujian Komposisi Kimia ..................................
68
3.4.13. Pengamatan dengan SEM,HRSEM, dan EDS ......
69
3.4.14. Pengujian Kekerasan ............................................
70
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengujian Komposisi Kimia .....................................
72
4.2 Hasil Pengujian Cacat Penyusutan ..................................
73
4.3 Hasil Perhitungan Density ................................................
76
4.4 Hasil Uji Kekerasan Brinell ...............................................
80
4.5 Hasil Uji Foto Mikro .........................................................
83
BAB V RANCANGAN ANGGARAN BIAYA
5.1 Rancangan Anggaran Biaya dan Analisa Usaha Dalam
Satu Hari .........................................................................
xiii
86
BAB VI PENUTUP
6.1. Kesimpulan .......................................................................
88
6.2. Saran ................................................................................
89
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Pengujian kekerasan brinell…………………………………………...
14
Gambar 2.2
Kekerasan vikres………………………………………………….........
15
Gambar 2.3
Kekerasan Rockwell…………………………………………………....
17
Gambar 2.4
Diagram Fasa Al-Cu…………………………………………………....
24
Gambar 2.5
Diagram Fasa Al-Mn…………………………………………..............
25
Gambar 2.6
Diagram Fasa Al-Si……………………………………………….........
25
Gambar 2.7
Diagram Fasa AL-Mg………………………………………….............
26
Gambar 2.8
Struktur Mikro Paduan Al-Mg……………………………………….....
27
Gambar 2.9
Diagram Fasa Al-Si-Mg……………………………………………......
27
Gambar 2.10
Struktur Mikro Paduan Al-Si-Mg……………………………………....
28
Gambar 2.11
Diagram Fasa Al-Zn………………………………………...................
29
Gambar 2.12
Diagram Fasa Al-Mg-Zn ……………………………………………....
29
Gambar 2.13
Struktur Mikro paduan Al-Mg-Zn……………………………………...
30
Gambar 2.14
Struktur Mikro Paduan Al-Si-Cu……………………………………....
31
Gambar 2.15
Sistem Saluran…………………………………………......................
33
Gambar 2.16
Ukuran Basin…………………………………….................................
34
Gambar 2.17
Sprue runcing………………………………………….........................
35
Gambar 2.18
Penampang Saluran Mengalir…………….………………….............
35
Gambar 2.19
Bentuk Penampang Saluran Masuk………………….......................
36
Gambar 2.20
Bagian-BAgian Sistem Saluran………………………………………..
37
Gambar 2.21
Struktur Mikro Pembekuan Logam……………………………………
37
Gambar 2.22
Cacat Porositas Pada Penampang Potong Produk Cor……………
42
Gambar 2.23
Bentuk Cacat shrinkage ……………………………….......................
43
Gambar 2.24
Cacat Salah Alir…………………………...........................................
44
xv
Gambar 2.25
Cacat Retakan.................................................................................
45
Gambar 2.26
Proses pengamatan pada Struktur Mikro........................................
47
Gambar 2.27
Bekas injakan Penetrasi Uji Kekerasan Brinel.................................
47
Gambar 3.1
Diagram Alir Penelitian…………………………………………….......
49
Gambar 3.2
Aluminium Bekas………………………………………………………..
50
Gambar 3.3
Tungku……………………………………………………….................
51
Gambar 3.4
Arang Kayu……………………………………………………………...
52
Gambar 3.5
Blower……………………………………………………………...........
53
Gambar 3.6
Alat Penuang…………………………………………………………....
53
Gambar 3.7
Serbuk Karbon…………………………………………………………..
54
Gambar 3.8
Penumbuk……………………………………………………………….
54
Gambar 3.9
Cetakan Kayu……………………………………………………..........
54
Gambar 3.10
Timbangan Digital……………………………………………………...
55
Gambar 3.11
Gelas Ukur……………………………………………….....................
55
Gambar 3.12
Alat Uji SEM……………………………………………………….......
56
Gambar 3.13
Microskop Optik…………………………………................................
56
Gambar 3.14
Diagram Proses Pengecoran………………………………………….
57
Gambar 3.15
Pola Sistem Saluran connecting rod………………………………….
58
Gambar 3.16
Saluran Turun……………………………………………….................
58
Gambar 3.17
Saluran Masuk……………………………………...............................
59
Gambar 3.18
Connecting Rod………………………………………………………....
59
Gambar 3.19
Pasir Cetak………………………………………………………...........
59
Gambar 3.20
Kerangka Cetak…………………………………………………...........
60
Gambar 3.21
Papan Cetakan Bawah………………………………………..............
60
Gambar 3.22
Mengoleskan Calsium Carbonat………………………………………
60
xvi
Gambar 3.23
Persiapan Pencetakan…………………………………………………
61
Gambar 3.24
Penuangan Pasir………………………………………………………..
61
Gambar 3.25
Pola Bawah…………………………………………….........................
62
Gambar 3.26
Mengoleskan Calsium Carbonat………………………………...........
62
Gambar 3.27
Pemasangan Cetakan dan Saluran Turun…………………………...
62
Gambar 3.28
Pembuatan Saluran Turun…………………………………................
63
Gambar 3.29
Pembuatan Lubang Masuk…………………………………………….
63
Gambar 3.30
Pengambilan Spesimen………………………………………………..
64
Gambar 3.31
Pola yang sudah jadi……………………………………………….......
64
Gambar 3.32
Penuangan………………….............................................................
65
Gambar 3.33
Hasil Benda Setelah Pembongkaran………………………………....
65
Gambar 3.34
Pengukuran Hasil Coran…………………………………………….....
66
Gambar 3.35
Carbon Coating……………………………………………………........
69
Gambar 3.36
Alat UJi SEM ………………………………………………..................
69
Gambar 3.37
Spesimen Uji Kekerasan……………………………………...............
70
Gambar 3.38
Alat Uji Kekerasan Brinell................................................................
71
Gambar 4.1
Pengukuran Spesimen………………………....................................
73
Gambar 4.2
Presentasi Penyusutan Variasi Saluran Masuk Ingate……………..
75
Gambar 4.3
Grafik HAsil Uji Density……………………………….........................
77
Gambar 4.4
Hasil Foto Makro Porositas…………………………………...............
79
Gambar 4.5
Grafik Hasil Uji Kekerasan……………………………………………..
81
Gambar 4.6
Struktur MIkro Saluran Masuk (Ingate) satu…………………………
83
Gambar 4.7
Struktur MIkro Saluran Masuk (Ingate) dua………………………….
83
Gambar 4.8
Struktur MIkro Saluran Masuk (Ingate) tiga………………………….
84
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Karakteristik dan sifat Aluminium……………………………………….
Tabel 2.2
Standart uji brinell…………………………………………………………. 12
Tabel 2.3
Nilai kekerasan Brinell…………………………………………………….
Tabel 2.4
Gaya maksimal masing-masing diameter penetrator…………………. 13
Tabel 2.5
Skala kekerasan Rokwell…………………………………………………
Tabel 2.6
Aluminium dan paduan serta kode penamaan ………………………... 20
Tabel 4.1
Hasil Komposisi kimia…………………………………………………….. 72
Tabel 4.2
Hasil pengukuran specimen asli dan hasil coran ……………………... 74
Tabel 4.3
Presentase penyusutan dalam persen………………………………….
Tabel 4.4
Hasil perhitungan density………………………………………………… 76
Tabel 4.5
Hasil Uji kekerasan Brinell………………………………………………..
xviii
9
13
18
74
80