Upload
hoangdang
View
226
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
TUGAS AKHIR
PENGARUH VARIASI PENDINGIN OLI SAE 40, OLI
SAE 90 DAN OLI SAE 140 PADA HASIL CORAN
KUNINGAN MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR CO₂
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Pada
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh :
MUHAMMAD FEBRIANTO
D 200 130 170
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2018
ii
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir dengan judul
“PENGARUH VARIASI PENDINGIN OLI SAE 40, OLI SAE 90 DAN OLI SAE
140 PADA HASIL CORAN KUNINGAN MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR
CO₂” yang dibuat sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana
pada Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh
yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari penelitian atau
skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau digunakan untuk mendapatkan
gelar sarjana di lingkungan Universitas Muhammadiyah Surakarta atau instansi
manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya cantumkan
sebagaimana mestinya.
Surakarta,
Yang Menyatakan
Muhammad Febrianto
iii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas Akhir yang berjudul “PENGARUH VARIASI PENDINGIN OLI SAE 40,
OLI SAE 90 DAN OLI SAE 140 PADA HASIL CORAN KUNINGAN
MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR CO₂” telah disetujui dan telah diterima
untuk memenuhi sebagai persyaratan memperoleh derajat sarjana S1 pada
jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersembahkan Oleh:
Nama : MUHAMMAD FEBRIANTO
NIM : D200130170
Disetujui pada:
Hari : .................................
Tanggal : .................................
Pembimbing Tugas Akhir
Ir. Masyrukan, MT
iv
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas Akhir yang berjudul “PENGARUH VARIASI PENDINGIN OLI SAE
40, OLI SAE 90 DAN OLI SAE 140 PADA HASIL CORAN KUNINGAN
MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR CO₂’’ Disusun Sebagai Syarat Untuk
Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Disusun oleh :
Nama : Muhammad Febrianto
Nim : D 200 130 170
Disahkan pada
Hari :
Tanggal :
Tim Penguji :
Ketua : Ir. Masyrukan S.T ..................
Anggota 1 : Patna Partono ST.,MT ..................
Anggota 2 : Wijiyanto, ST, Meng. Sc ..................
Dekan Ketua Jurusan
Ir. Sri Sunarjono MT., Ph. D. Ir. Subroto MT
v
vi
HALAMAN MOTTO
“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamutelah
selesai (dari suatu urusan), kerjakanlah dengan sunguh-sungguh (urusan) yang
lain. Dan hanya kepada Tuhanmulah hendaknya berharap”
(QS. Al-Insyirah, 6-8)
“seseorang yang pesimis akan melihat kesulitan dalam setiap kesempatan dan
seseorang yang optimis akan melihat peluang dalam setiap kesulitannya”
(Sir Winston Churchill)
“Apabila anda berbuat baik kepada orang lain, maka anda telah berbuat baik
terhadap diri sendiri”
(Benyamin Franklin)
“Lakukan yang terbaik dan terus berdoa. Allah akan mengurus sisanya”
“Untuk mendapatkan kesuksesan, keberanian Anda harus lebih besar daripada
rasa takut Anda”
vii
PENGARUH VARIASI PENDINGIN OLI SAE 40, OLI SAE 90 DAN OLI
SAE 140 PADA HASIL CORAN KUNINGAN MENGGUNAKAN
CETAKAN PASIR CO₂
Muhammad Febrianto, Masyrukan
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura
Email : [email protected]
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi media pendingin
terhadap uji kekerasan, cacat porositas dan foto mikro. Bahan baku penelitian
ini yaitu kuningan bekas atau rosok dari berbagai komponen yang di cor ulang
menggunakan cetakan pasir CO₂. Pada penelitian ini mengkaji variasi media
pendingin Oli SAE 40, Oli SAE 90 dan Oli SAE 140. Pengujian yang akan
dilakukan antara lain uji komposisi kimia, uji kekerasan, pengamatan porositas
dan uji foto mikro. Hasil pengujian komposisi kimia ditemukan beberapa unsur
kimia antara lain (Cu) 66,4%, (Zn) 27,9%, (Pb) 2,22% dan (Sn) 1,38 yang
merupakan kriteria dari jenis Kuningan Kuning. Hasil pengujian kekerasan HRB
didapatkan hasil terbesar pada Oli SAE 40 dengan nilai rata-rata 39,00 HRB
dari pada Oli SAE 90 dengan nilai 32,17 HRB dan Oli SAE 140 dengan nilai
27,98 HRB. Hasil pengamatan porositas didapatkan tingkat porositas terendah
terdapat pada variasi oli SAE 40 dan tertinggi pada variasi oli SAE 140. Hasil
foto mikro pada variasi oli SAE 40 cenderung terdapat fase β, dan foto mikro
pada variasi oli SAE 140 cenderung terdapat fase α.
Kata Kunci : Kuningan (Cu-Zn) , Media pendinginan, Komposisi kimia,
Kekerasan, Struktur Mikro.
viii
PENGARUH VARIASI PENDINGIN OLI SAE 40, OLI SAE 90 DAN OLI
SAE 140 PADA HASIL CORAN KUNINGAN MENGGUNAKAN
CETAKAN PASIR CO₂
Muhammad Febrianto, Masyrukan
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura
Email : [email protected]
Abstract
This research aims to determine the effect of cooling media variation on
hardness test, porosity defect and micro photo. The material of this research
was former brass from various components re-casted by using sand mold.
This research examined the cooling media variations of SAE 40 oil, SAE 90 oil,
and SAE 140 oil. The tests used chemical composition test, hardness test,
porosity observation and micro photo test. The results of composition test were
found some elements i.e. (Cu) 66.4%, (Zn) 27.9%, (Pb) 2.22%, (Sn) 1.38%
which was the type of yellow brass. The largest of HRB hardness result was
SAE 40 oil with an average value of 39.00 HRB, SAE 90 was 32.17 HRB, and
SAE 140 was 27.98 HRB. The lowest of porosity observation was found in SAE
40 oil and the highest in SAE 140 oil variation. The result of micro photo on
SAE 40 oil variation was found β phase, and micro photo on SAE 140 oil
variation was found α phase.
Keywords: Brass (Cu-Zn), cooling medium, Chemical Composition,
Hardness, Micro Structure.
ix
HALAMAN PERSEMBAHAN
Syukur Alhamdulillah, dipanjatkan kehadirat Allah SWT atas berkah
dan rahmat-Nya, Beserta Rasulnya. Alhamdulillah penulis selalu bersyukur
atas kemampuan yang dimiliki. Rasa bangga, terharu, serta bahagia atas
karunia dan kemudahan yang Engkau berikan akhirnya skripsi ini dapat
terselesaikan. Saya persembahkan Tugas Akhir ini kepada :
1. Kedua orang tua saya Bapak Sukono dan Ibu Suprihatin yang saya
cintai, yang sudah membesarkan, memberi kasih sayang dan
mendoakan dengan tulus.
2. Kakak perempuan saya Siti Zulaikah yang selalu memberiku
nasehat,semangat serta dukungannya agar saya tidak putus asa.
3. Saudara-saudaraku Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah
Surakarta angkatan 2013 khususnya keluarga besar Kost Putra Asri (
Ajug Soedibyo, Rio Safrizon, Dicky Barkya, Wahyu Budiarto, Teguh
Wardoyo, Efendy, Ahsan, Edo, Jayan, Stefan) semoga kita selalu
terhubung dan sukses.
4. Teman seperjuangan ( Azis, Frabangasta, Ayub, Andri, Ibnu Cahyono,
Dimas ambogo, Andre, Supri, Danang, Gladito, Raffel, Gilang, Yunus,
Dimas Budi. ) 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.
6. Bapak dosen pembimbing akademik Wijiyanto, ST Meng.sc. Bapak
dosen pembimbing tugas akhir Ir. Masyrukan.,M.T. yang telah
membimbing dalam melakukan tugas akhir saya.
x
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr.Wb.
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan
dan menyusun Laporan Tugas Akhir yang berjudul “PENGARUH VARIASI
PENDINGINAN OLI SAE 40, OLI SAE 90 DAN OLI SAE 140 PADA HASIL
CORAN KUNINGAN MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR CO₂”, 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 Wijiyanto, ST Meng.sc. selaku dosen Pembimbing Akademik yang
memberikan arahan dan semangat kepada penulis.
6. Kedua orang tua serta semua keluarga yang telah membesarkan,
mendo’akan memotivasi serta membiayai semua kebutuhan penulis
sampai sekarang.
7. Bapak Ismail (Pak Mail) beserta keluarga besar CV. ARBA JAYA LOGAM,
yang telah memberikan fasilitas, membimbing proses penelitian di
lapangan serta memberi semangat dalam penelitian dari awal sampai
akhir.
8. Firman beserta keluarga serta keluarga besar CV. Kembar Jaya, yang
telah memberi fasilitas, membimbing proses penelitian di lapangan serta
memberi semangat dalam penelitian dari awal hingga selesai.
xi
9. Teman seperjuangan ( Azis, Frabangasta, Ayub, Andri, Ibnu Cahyono,
Dimas ambogo, Andre, Supri, Danang, Gladito, Raffel, Gilang, Yunus,
Dimas Budi) mahasiswa bimbingan Bapak Ir. Masyrukan., M.T.
10. Rekan-rekan Teknik Mesin khususnya angkatan 2013 dan semua pihak
yang telah membantu dalam penelitian penulisan Laporan Tugas Akhir ini
baik moril maupun materiil
Semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak dan juga bisa menjadi
referensi untuk laporan-laporan yang akan dilakukan di kemudian hari.
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,
Muhammad Febrianto
xii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ................................................................... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................................ iii
HALAMAN PENGESAHAN .................................................................................. iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR........................................................................... v
HALAMAN MOTTO .............................................................................................. vi
ABSTRAK ............................................................................................................ vii
ABSTRACT.......................................................................................................... viii
HALAMAN PENGESAHAN .................................................................................. ix
KATA PENGANTAR ............................................................................................ x
DAFTAR ISI ......................................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. xvi
DAFTAR TABEL .................................................................................................. xx
DAFTAR SIMBOL ................................................................................................ xxi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .................................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ............................................................................ 3
1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................. 3
1.4 Batasan Masalah ................................................................................. 4
1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................... 5
1.6 Sistematika Penulisan ......................................................................... 5
xiii
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Pustaka ................................................................................. 7
2.2 Dasar Teori .......................................................................................... 9
2.2.1 Kuningan .................................................................................... 9
2.2.2 Pengecoran ................................................................................ 19
2.2.3 Proses pengecoran .................................................................... 21
2.2.4 pola ............................................................................................ 23
2.2.5 Cetakan ............................................................................... 25
2.2.6 Pencairan Logam ....................................................................... 25
2.2.7 Pembekuan Logam .................................................................... 27
2.2.8 Aliran Logam .............................................................................. 32
2.2.9 Pembekuan Paduan ................................................................... 33
2.2.10 Cacat Hasil Coran .................................................................... 34
2.2.11 Proses Quenching .................................................................... 35
2.2.12 Media Pendingin Quenching ..................................................... 39
2.2.13 Cacat Pada Pendinginan .......................................................... 40
2.2.14 Komposisi Kimia ....................................................................... 42
2.2.15 Struktur Mikro ........................................................................... 42
2.2.16 Pengujian Kekerasan ............................................................... 44
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian ...................................................................... 53
3.2 Tempat Penelitian ............................................................................. 54
3.3 Alat Dan Bahan ................................................................................. 54
xiv
3.3.1 Alat ........................................................................................... 54
3.3.2 Bahan....................................................................................... 62
3.4 Tahap Penelitian ............................................................................... 64
3.4.1 Studi Pustaka ........................................................................... 64
3.4.2 Perencanaan ............................................................................ 65
3.4.3 Proses Pendinginan ................................................................. 74
3.4.4 Pengamatan Struktur Mikro ...................................................... 75
3.4.5 Pengujian Komposisi kimia ....................................................... 76
3.4.6 Pengamatan Porositas ............................................................. 77
3.4.7 Pengujian Kekerasan ............................................................... 78
3.4.8 Analisa Data ............................................................................. 80
3.4.9 Jumlah Spesimen Pengujian .................................................... 80
BAB IV DATA DAN ANALISA
4.1 Penurunan Temperatur Proses Pendinginan
Kuningan cor ................................................................................... 81
4.1.1 Pembahasan Penurunan Temperatur .................................... 82
4.2 Data Hasil Komposisi Kimia............................................................. 83
4.2.1 Pembahasan Komposisi kimia ............................................... 84
4.3 Pengujian Kekerasan ...................................................................... 84
4.3.1 Hasil Pengujian Kekerasan .................................................... 85
4.3.2 Pembahasan Pengujian Kekerasan ....................................... 86
4.4 Pengamatan Porositas .................................................................... 87
4.4.1 Pembahasan Pengamatan Porositas ..................................... 88
4.5 Pengujian Stuktur Mikro .................................................................. 90
xv
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ....................................................................................... 92
5.2 Saran................................................................................................. 93
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Binner CuZn ...................................................... 12
Gambar 2.2 Kuningan Dengan Zn 28% Pasca Pengecoran
(Dendrit-dendrit crystal alfa homogen) .............................. 14
Gambar 2.3 Kuningan Dengan Zn 28% Setelah Perlakuan
Panas Pada T=800ºC ....................................................... 14
Gambar 2.4 Kuningan dengan Zn 47,5% pasca
pengecoran ..................................................................... 15
Gambar 2.5 Kuningan dengan Zn 52% Pasca pengecoran ................. 15
Gambar 2.6 Model Cetakan ................................................................ 22
Gambar 2.7 Porses Pembekuan Logam Cair ...................................... 27
Gambar 2.8 Pembekuan ogam Coran Dalam ...................................... 28
Gambar 2.9 Skema solidifiksi logam cair di dalam .............................. 31
Gambar 2.10 Isothermal Tranformation Diagram ................................ 36
Gambar 2.11 Continous cooling Transformation Diagram ................... 38
Gambar 2.12 Pross Pengamatan struktur mikro .................................. 44
Gambar 2.13 Prinsip uji kekerasan Brinell ........................................... 46
Gambar 2.14 Prinsip Uji Kekersan Vickers .......................................... 50
Gambar 2.15 Prinsip Uji kekerasan rockwell ....................................... 51
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................... 53
Gambar 3.2 Mesin Pengaduk .............................................................. 54
Gambar 3.3 Gayung ............................................................................ 54
Gambar 3.4 kerangka Cetakan ........................................................... 55
xvii
Gambar 3.5 Penumbuk ....................................................................... 55
Gambar 3.6 Tabung Silinder ............................................................... 56
Gambar 3.7 Lanset ............................................................................. 56
Gambar 3.8 Tali Pengikat Cetakan Pasir Co2 ..................................... 56
Gambar 3.9 Dapur Peleburan ............................................................. 57
Gambar 3.10 Kowi .............................................................................. 57
Gambar 3.11 Ladel ............................................................................. 58
Gambar 3.12 Linggis ........................................................................... 58
Gambar 3.13 Gergaji Besi ................................................................... 58
Gambar 3.14 Jangka sorong ............................................................... 59
Gambar 3.15 Infra red thermometer .................................................... 59
Gambar 3.16 Thermocouple ................................................................ 59
Gambar 3.17 Amplas .......................................................................... 60
Gambar 3.18 Alat uji Spektrometer ..................................................... 60
Gambar 3.19 Alat uji kekerasan .......................................................... 61
Gambar 3.20 Mikroskop Metalografi .................................................... 61
Gambar 3.21 Kuningan Bekas ............................................................ 62
Gambar 3.22 Kalsium Karbonat .......................................................... 62
Gambar 3.23 Pasir silika ..................................................................... 63
Gambar 3.24 Water Glass ................................................................... 63
Gambar 3.25 Gas CO2 ....................................................................... 64
Gambar 3.26 Oli SAE 40,SAE90 dan SAE 140 ................................... 64
Gambar 3.27 Aliran Proses Pada Pembuatan coran ........................... 65
Gambar 3.28 Pola dari kayu ................................................................ 65
xviii
Gambar 3.29 Cetakan Pasir ................................................................ 66
Gambar 3.30 Mempersiapkan kerangka cetak .................................... 66
Gambar 3.31 Pencampuran pasir siika ddengna water
glass ............................................................................... 67
Gambar 3.32 Mengisi Kerangka Cetakan Dengan Pasir ..................... 67
Gambar 3.33 Mengambil Papan Kayu Dan Meratakan
Pasir ............................................................................... 68
Gambar 3.34 Pemberian Lapisan Pembatas Cetakan ......................... 69
Gambar 3.35 Pembuatan Saluran Turun (Sprue) ................................ 69
Gambar 3.36 Pembuatan Saluran Masuk CO₂ ........................................ 70
Gambar 3.37 Proses Pemberian Gas CO₂ ............................................... 70
Gambar 3.38 Proses Pengangkatan Pola Flange ............................... 71
Gambar 3.39 Pembuatan Saluran Masuk CO₂......................................... 71
Gambar 3.40 Pembuatan Saluran Masuk (Ingate) .............................. 72
Gambar 3.41 Kuningan rosok .............................................................. 72
Gambar 3.42 Peleburan Material......................................................... 73
Gambar 3.43 Penuangan Kedalm cetakan .......................................... 73
Gambar 3.44 Pembongkaran Cetakan ............................................... 74
Gambar 3.45 Media pendingin oli SAE 40 ........................................... 74
Gambar 3.46 Media Pndingin oli SAE 90 ............................................ 75
Gambar 3.47 Media pendingin oli SAE 140 ......................................... 75
Gambar 4.1 Grafik Pendinginan .......................................................... 82
Gambar 4.2 Posisi titik kekerasan spesimen ....................................... 85
Gambar 4.3 Grafik Hubungan kekerasan ............................................ 86
xix
Gambar 4.4 Pengamaan Porositas Oli SAE 40 ................................... 87
Gambar 4.5 Pengamtan Poroitas oli SAE 90 ....................................... 87
Gambar 4 6 Pengamtan Porositas oli SAE 140 ................................... 88
Gambar 4.7 Grafik Pengamtan Cacat porositas .................................. 88
Gambar 4.8 Metalografy ASM handbook vol9 ..................................... 90
Gambar 4.9 Foto struktur mikro ........................................................... 90
xx
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Komposisi kimia dan sifat mekanik umum Kuningan
menurut DIN ....................................................................... 18
Tabel 2.2 Komposisi kimia dan sifat mekanik umum Kuningan
menurut ASM ..................................................................... 19
Tabel 2.3 Koefisien kekentaan dan tegangan permukaan
logam ................................................................................ 26
Tabel 2.4 Penggunaan Diameter Penetrator ....................................... 46
Tabel 2.5 Nilai kekerasan Brinell ......................................................... 47
Tabel 2.6 Gaya maksimal masing masing parameter .......................... 47
Tabel 2.7 skala yang dipakai dalam pengujian rockwell ...................... 52
Tabel 3.1 Jumlah spesimen pegujian .................................................. 80
Tabel 4.1 Penurunan temperatur ......................................................... 81
Tabel 4.2 Hasil Uji komposisi kimia ..................................................... 83
Tabel 4.3 Hasil Uji kekerasan ............................................................. 85
Tabel 4.4 Hasi pengamatan cacat porositas ........................................ 88
xxi
DAFTAR SIMBOL
Cu = Kunngan
Co₂ = Karbondioksida
SAE = Society of Automotive Engineers
Α = Alfa
Β = Beta
Cº = Derajat Celcius
Fº = Derajat Fahreinhet
D = Diameter (cm)
F0 = Beban Minor (Kgf)
F1 = beban Mayor(Kgf)
F = Total Beban (Kgf)
Θ = Jarak antara kondisi 1 dan kondisi 3 yang dibagi dengan 0,002mm
E = Jarak antara identor saat diberi minor load dan zerore ferenceline yang untuk jenis identor
HR = Besarnya nilai kekerasan dengan meode hardness
ASM = American Society for Metal
ASTM = American Society for Testing and Material