i
TUGAS AKHIR
PENGARUH MEDIA PENDINGIN AIR GARAM, OLI SAE 10,
UDARA DALAM PEMBUATAN CORAN FLANGE KUNINGAN
DENGAN CETAKAN LOGAM TERHADAP
SIFAT FISIS DAN MEKANIS CORAN
Disusun Sebagai Syarat Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun Oleh :
YUNUS TRI UTOMO
NIM :D.200.130.204
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2018
ii
iii
iv
v
vi
HALAMAN MOTTO
“Hidup ini seperti sepeda. Agar tetap seimbang, Kau harus terus
bergerak”.
(#Albert Einstein)
“Semua Orang tidak perlu menjadi malu karena pernah berbuat
kesalahan, selama ia menjadi lebih bijaksana dari pada sebelumnya”.
(#Kahlil Gibran)
“Waktunya terbatas. Jangan menyia-nyiakannya dengan menjalani
hidup orang lain”.
(#Steve Jobs)
“Allah akan meninggikan derajat orang-orang yang beriman
diantaramu dan orang-orang yang berilmu pengetahuan”.
(#Qs.al-Mujadalah:11)
“Kenyonyoran bukanlah penghalang Seseorang untuk berjuang
menggapai kesuksesan”.
(#Penulis)
vii
PENGARUH MEDIA PENDINGIN AIR GARAM, OLI SAE 10,UDARA
DALAM PEMBUATAN CORAN FLANGE KUNINGAN DENGAN
CETAKAN LOGAM TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS CORAN
Yunus Tri Utomo, Ir. Masyrukan, M.T.
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura
Email : [email protected]
ABSTRAK
Tujuan penelitian ini adalah (1) mengetahui Komposisi Kimia Coran
Flange Kuningan serta (2) mengetahui Pengaruh Variasi Media Pendingin
terhadap Kekerasan Coran Flange Kuningan hasil pengecoran dengan
cetakan logam,(3) mengetahui Pengaruh Variasi Media Pendingin
Terhadap Struktur Mikro Flange Kuningan hasil pengecoran dengan
cetakan logam.
Hasil penelitian Pengujian Komposisi Kimia didapat 18 unsur
paduan dalam Coran Flange kuningan, unsur yang dominan adalah Cu
(66,4%), Zn (27,9%), Pb (2,22%) dan Sn (1,38%). Untuk Pengujian
Kekerasan didapatkan tingkat kekerasan tertinggi pada media pendingin
air garam sebesar 44,33 HRB berturut-turut menuju kekerasan terendah
yaitu media pendingin oli SAE 10 sebesar 37,78 HRB dan paling rendah
pada media pendingin udara sebesar 33,08 HRB. Pada pengamatan
dalam foto mikro menunjukkan struktur mikro terdiri dari pembentukan Cu
yang bersifat lunak (kekerasan rendah) dan Zn sebagai penambah
kekerasan yang mempengaruhi tingkat kekerasan, dengan ukuran butiran
kristal berbeda -beda yang menandakan bahwa tingkat kekerasan
berbeda.
Kata Kunci : Variasi media pendingin, kuningan (Cu-Zn), kekerasan,
struktur mikro, komposisi kimia.
viii
PENGARUH MEDIA PENDINGIN AIR GARAM, OLI SAE 10,UDARA
DALAM PEMBUATAN CORAN FLANGE KUNINGAN DENGAN
CETAKAN LOGAM TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS CORAN
Yunus Tri Utomo, Ir. Masyrukan, M.T.
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura
Email : [email protected]
ABSTRACT
The purpose of this research is (1) to know the chemical
composition of Brass flange castings and (2) to know the Influence of
Cooling Media Variation on Hardness of Flange Kuning castings with
metal mold, (3) to know the Influence of Cooling Media Variation on Micro
Flange Structure of Brass with casting metal.
The results of the Chemical Composition Test obtained 18 alloys in
Brass Flange Cut, the dominant elements are Cu (66.4%), Zn (27.9%), Pb
(2.22%) and Sn (1.38%). For Hardness Testing, the highest hardness level
in brine cooling medium was 44.33 HRB successively to the lowest
hardness ie SAE 10 oil cooling media of 37.78 HRB and lowest on air
cooling medium of 33.08 HRB. In the micro-photographic observations the
microstructures consisted of the formation of Cu which was soft (low
hardness) and Zn as a hardness enhancer affecting the level of hardness,
with different crystal grain sizes indicating that the degree of violence was
different.
Keywords: Variation of coolant medium, brass (Cu-Zn), hardness, micro
structure, chemical composition.
ix
HALAMAN PERSEMBAHAN
Syukur Alhamdulillah, dipanjatkan kehadirat Allah SWT atas berkah
dan rahmat-Nya, Beserta Rasulnya. Alhamdulillah penulis selalu
bersyukur atas kemampuan sederhana yang dimiliki. Rasa bangga,
terharu, serta bahagia atas karunia dan kemudahan yang Engkau berikan
akhirnya skripsi yang sederhana ini dapat terselesaikan. Saya
persembahkan Tugas Akhir ini kepada :
1. Ayahanda (Ngadina, S.Tp.) dan Ibunda (Musrifah) yang dengan ikhlas
dan sabar mengasuh, membesarkan, membimbing serta mendoakan
ku selalu.
2. Kakak (Nandar Distifa Sumarta), Adik (Iscar Naufal Refdi) dan sahabat
terbaikku (Aris Santo, Yusuf E S), Anggota Karang Taruna PKR,
Keluarga besar KMTM dan kos KENZO yang selalu mendukung,
mendoakan, memotivasi dan memberi solusi dalam setiap masalah.
3. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
angkatan 2013 yang selalu membantu dalam segala masalah dalam
pembelajaran.
4. Teman seperjuangan Tugas Akhir mahasiswa bimbingan Bapak
Ir.Masyrukan, M.T. yang selalu memberi semangat, saling membantu
dan berjuang bersama
5. Dosen Universitas Muhammadiyah Surakarta Teknik Mesin yang telah
membimbing saya didalam perkuliahan.
x
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat
menyelesaikan dan menyusun Laporan Tugas Akhir yang berjudul
“PENGARUH MEDIA PENDINGIN AIR GARAM, OLI SAE 10, UDARA
DALAM PEMBUATAN CORAN FLANGE KUNINGAN DENGAN
CETAKAN LOGAM TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS CORAN.”,
dengan baik dan tepat pada waktunya. Pada kesempatan ini penulis
mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Ir. Subroto, M.T selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, M.T. selaku Koordinator Tugas Akhir.
4. Bapak Ir. Masyrukan, M.T. selaku Dosen Pembimbing utama Tugas
Akhir yang telah banyak memberikan arahan dan bimbingan kepada
penulis.
5. Bapak Nur Aklis, S.T.,M.T., selaku dosen Pembimbing Akademik yang
memberikan arahan dan semangat kepada penulis.
6. Kedua orang tua serta semua keluarga yang telah membesarkan,
mendoakan memotivasi serta membiayai semua kebutuhan penulis
sampai sekarang.
xi
7. Bapak Mail beserta keluarga serta keluarga besar CV. Arba Indah Jaya
Logam, CV. Kembar Jaya Logam Klaten dan Politeknik Manufaktur
Ceper, Klaten, yang telah memberi fasilitas, membimbing proses
penelitian di lapangan serta memberi semangat dalam penelitian dari
awal hingga selesai.
8. Teman seperjuangan Tugas Akhir mahasiswa bimbingan Bapak
Ir.Masyrukan, M.T.
9. Rekan-rekan Teknik Mesin khususnya angkatan 2013 dan semua
pihak yang telah membantu dalam penelitian penulisan Laporan Tugas
Akhir ini baik moril maupun materil.
Semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak dan juga bisa
menjadi referensi untuk laporan-laporan yang akan dilakukan di kemudian
hari.
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.
Surakarta, Januari 2018
Penulis
xii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .............................................................................. i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI .................................................. ii
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................. iv
LEMBAR SOAL ................................................................................... v
LEMBAR MOTTO ............................................................................... vi
ABSTRAK ........................................................................................... vii
HALAMAN PERSEMBAHAN .............................................................. ix
KATA PENGANTAR ........................................................................... x
DAFTAR ISI ........................................................................................ xii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................. xv
DAFTAR TABEL ................................................................................. xvii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang .............................................................. 1
1.2. Rumusan Masalah ........................................................ 2
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
xiii
2.2. Dasar Teori ................................................................... 10
2.2.1. Definisi Kuningan ................................................. 10
2.2.2. Pengaruh Unsur Paduan Pada Kuningan ............ 14
2.2.3. Jenis Kuningan Berdasarkan Unsur Paduannya . 16
2.2.4. Pengertian Pengecoran ....................................... 17
2.2.5. Pola ...................................................................... 19
2.2.6. Cetakan ............................................................... 20
2.2.7. Perlakuan Panas................................................... 21
2.2.8. Quenching ........................................................... 22
2.2.9. Jenis Media Pendingin ......................................... 23
2.2.10. Pembekuan Coran ............................................. 25
2.2.11. Cacat Pada Coran ............................................. 27
2.3. Sifat Fisis dan Sifat Mekanis ......................................... 31
2.3.1. Komposisi Kimia .................................................. 31
2.3.2. Struktur Mikro ....................................................... 32
2.3.3. Kekerasan ............................................................ 37
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian .................................................. 44
3.2. Tempat Penelitian ......................................................... 45
3.3. Pembuatan Pola Cetakan Logam .................................. 45
3.3.1. Desain Pola ........................................................ 45
3.3.2. Pembuatan Pola ................................................. 48
xiv
3.4. Pembuatan Cetakan Logam ........................................... 47
3.4.1. Alat dan Bahan .................................................... 47
3.4.2. Langkah Penelitian .............................................. 52
3.5. Pembuatan Flange Kuningan dengan Cetakan
Logam ............................................................................. 53
3.5.1. Alat dan Bahan ................................................... 53
3.5.2. Langkah Penelitian ............................................. 56
3.6. Proses Pendinginan Coran ........................................... 57
3.6.1. Alat dan Bahan ................................................... 57
3.6.2. Langkah Penelitian ............................................. 60
3.7. Pengujian Komposisi Kimia ........................................... 62
3.8. Pengujian Kekerasan .................................................... 64
3.9. Pengamatan Cacat Porositas ........................................ 65
3.10. Pengamatan Struktur Mikro ......................................... 66
3.11. Analisa Data ................................................................ 67
BAB IV DATA DAN ANALISA
4.1. Deskripsi Data ............................................................... 69
4.2. Data Tabel Penurunan Temperatur Coran Flange
Dengan Variasi Media Pendingin ................................. 69
4.3. Data Uji Komposisi Kimia .............................................. 72
4.4. Data Uji Kekerasan ....................................................... 75
4.5. Data Pengamatan Cacat Porositas ............................... 77
4.6. Data Uji Struktur Mikro .................................................. 79
xv
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan ................................................................... 83
5.2. Saran ............................................................................. 85
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Coran Flange Kuningan ................................................. 10
Gambar 2.2. Diagram Fasa Cu-Zn (Tata Surdia, 2000) ..................... 11
Gambar 2.3. Struktur Mikro Pembekuan Logam ................................. 25
Gambar 2.4. Bentuk cacat Shrinkage ................................................. 27
Gambar 2.5. Cacat Porositas pada Penampang Poduk Cor .............. 29
Gambar 2.6. Cacat Salah Alir ............................................................. 30
Gambar 2.7. Cacat Retakan ............................................................... 30
Gambar 2.8. Skema perjalanan sinar pada mikroskop optik Alat
optical emissionspectrometer (OES) .............................. 37
Gambar 2.9. Alat Uji kekerasan Rockwell Tipe B ................................ 39
Gambar 2.10. Penetrasi Rockwell ....................................................... 39
Gambar 2.11. Prinsip Uji Kekerasan Brinell ........................................ 40
Gambar 2.12. Prinsip Uji Kekerasan Vickers ...................................... 42
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ................................................... 44
Gambar 3.2. Desain Pola Cetakan Permanen .................................... 45
Gambar 3.3. Pola Cetakan Logam ...................................................... 47
Gambar 3.4. Sekop Pasir .................................................................... 47
Gambar 3.5. Ladle .............................................................................. 48
Gambar 3.6. Kerangka Cetakan ......................................................... 48
Gambar 3.7. Tang penjepit ................................................................. 49
Gambar 3.8. Tanur Induksi ................................................................. 49
xvii
Gambar 3.9. Pasir Sillica .................................................................... 50
Gambar 3.10. Water Glass ................................................................. 50
Gambar 3.11. Mesin pengaduk ........................................................... 50
Gambar 3.12. Penumbuk .................................................................... 51
Gambar 3.13. Pola Cetakan Logam .................................................... 51
Gambar 3.14. Gas CO2 ....................................................................... 52
Gambar 3.15. Cetakan Logam ............................................................ 53
Gambar 3.16. Dapur Peleburan .......................................................... 53
Gambar 3.17. Ladle ............................................................................ 54
Gambar 3.18. Palu .............................................................................. 54
Gambar 3.19. Kuas ............................................................................. 54
Gambar 3.20. Cairan Grafit ................................................................. 55
Gambar 3.21. Api Gas ........................................................................ 55
Gambar 3.22. Kuningan Bekas/Rosokan ............................................ 56
Gambar 3.23. Produk Flange Kuningan .............................................. 57
Gambar 3.24. Garam (NaCl) ............................................................... 58
Gambar 3.25. Media pendingin oli SAE 10 ......................................... 58
Gambar 3.26. Coran flange kuningan setelah dicopot dari
Cetakan Logam ............................................................ 59
Gambar 3.27. Wadah Media Pendingin .............................................. 59
Gambar 3.28. Thermometer Infrared .................................................. 59
Gambar 3.29. Stopwatch (Handphone) .............................................. 60
Gambar 3.30. Pencopotan Coran Flange ........................................... 60
xviii
Gambar 3.31. Pendinginan dengan variasi media pendingin ............. 61
Gambar 3.32. Pengukuran Temperatur Coran Flange ........................ 62
Gambar 3.33. Gambar Alat Uji Spektrometer ..................................... 63
Gambar 3.34. Posisi 5 Titik Uji Kekerasan Coran Flange ................... 64
Gambar 3.35. Alat Uji Kekerasan Rockwell Tipe B ............................. 65
Gambar 3.36. Proses Mounting .......................................................... 65
Gambar 3.37. Alat Uji Struktur Mikro Metallography ........................... 67
Gambar 4.1. Titik Pengukuran Temperatur Coran Flange Saat
proses Quenching ......................................................... 70
Gambar 4.2. Pendinginan Coran Flange dengan Variasi
Media Pendingin ............................................................ 72
Gambar 4.3. Diagram Fasa Cu-Zn ...................................................... 74
Gambar 4.4. Histogram Pengaruh Variasi Media Pendingin Terhadap
Tingkat Kekerasan Flange ............................................. 76
Gambar 4.5. Cacat Porositas Coran Flange Pendingin
Air Garam ......................................................................... 77
Gambar 4.6. Cacat Porositas Coran Flange Pendingin
Oli SAE10 ........................................................................ 77
Gambar 4.7. Cacat Porositas Coran Flange Pendingin Udara ........... 77
Gambar 4.8. Histogram Cacat Porositas Coran Flange dengan
Variasi Media Pendingin ............................................... 79
Gambar 4.9. Foto struktur mikro produk flange kuningan dengan
quenching pembesaran 200x ......................................... 80
xix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Bentuk Cacat Permukaan Kasar dan Penyebab ................ 29
Tabel 2.2. Skala Kekerasan Rockwell ................................................. 40
Tabel 2.3. Penggunaan Diameter Penetrator ..................................... 41
Tabel 2.4. Nilai Kekerasan Brinell pada Masing-masing Beban ......... 41
Tabel 2.5. Gaya Maksimal Masing-masing Parameter Penetrator ...... 42
Tabel 4.1. Penurunan Temperatur Coran Flange dengan Variasi
Media Pendingin ................................................................ 69
Tabel 4.2. Data Komposisi Kimia Flange Kuningan ............................ 73
Tabel 4.3. Data Hasil Pengukuran Nilai Kekerasan (HRB) rata-rata .... 75
Tabel 4.4. Jumlah Cacat Porositas Hasil Coran Flange dengan
Variasi Media Pendingin ................................................ 78