TUGAS AKHIR

PERENCANAAN SALURAN TURUN DAN

SALURAN MASUK SERTA PEMBUATAN GRINDING CYL

DENGAN MATERIAL BESI COR KELABU

MENGGUNAKAN CETAKAN PERMANEN

Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik

JurusaTeknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh:

Muhamad endy nur rohman

D200120093

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

ii

iii

iv

v

LEMBAR SOAL TUGAS

vi

HALAMAN MOTTO

“Man jaddah wajadah, selama kita bersungguh-sungguh, maka kita

akan memetik buah yang manis. Segala keputusan hanya ditangan

kita sendiri, kita mampu untuk itu”.

(#B.J. Habibie)

“Banyak kegagalan dalam hidup ini dikarenakan orang-orang tidak

menyadari betapa dekatnya mereka dengan keberhasilan saat

mereka menyerah”.

(#Thomas Alfa Edison)

“Kesuksesan tak bisa dibandingkan dengan orang lain melainkan

dibandingkan dengan diri kita sebelumnya”.

(#Penulis)

“Barang siapa yang mengamalkan yang diketahuinya maka Allah

menganugrahkan ilmu yang belum diketahuinya”.

(#Shihab, 1994: 439)

“Allah akan meninggikan derajat orang-orang yang beriman

diantaramu dan orang-orang yang berilmu pengetahuan”.

(#Qs.al-Mujadalah:11)

“Bertakwalah pada Allah, maka Allah akan mengajarimu.

Sesungguhnya Allah Maha Mengetahui segala sesuatu”.

(#Surat Al-Baqarah, ayat 282)

vii

PERENCANAAN SALURAN TURUN DAN SALURAN MASUK

SERTA PEMBUATAN GRINDING CYL

DENGAN MATERIAL BESI COR KELABU

MENGGUNAKAN CETAKAN PERMANEN

Muhamad Endy Nur Roman, Agus Yulianto Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A Yani Tromol Pos I Pabelan Kartasura e-mail: endy19nur@gmail.com

ABSTRAKSI

Grinding cyl berfungsi digunakan sebagai penggiling dan bahan tambahan dari material yang digiling itu sendiri. Pembuatan grinding cyl ini dimaksudkan untuk penunjang industri pembuatan bata ringan, industri keramik dan indusrti lain-lain yang membutuhkan komponen ini.Untuk mempermudah dan mempersingkat waktu dalam produksi diindustri, maka dibuatlah cetakan permanen yaitu cetakan yang dapat digunakan berulang-ulang sehinnga dapat meningkatkan produksi grinding cyl ini. hasil penelitian didapat perbandingan perhitungan penampang sistem saluran turun 50,4 mm, saluran terak 14,7 mm dan saluran masuk 3 mm. Berdasarkan hasil bercobaan penuangan coran kedalam cetakan permanen, didapatkan hasil permukaan coran yang kedua lebih bagus dari pada permukaan coran yang pertama. Grafik CE Meter menunjukkan temperatur 1221.6°C saat proses tapping awal di tuang dalam cetakan di mulai pada grafik yang terbaca CE Meter terjadi penurunan temperatur, pada temperatur liquid 1122.1°C bentuknya masih cair sampai temperatur solid 1120.0°C sehingga di peroleh nilai CEL=4,46% ; C=4,00% ; dan SI=1,78% di mana besi mulai padat namun masih berwarna merah hingga temperatur 1060°C dan mengeras dalam waktu 180 detik. Hasil uji komposisi kimia dalam bentuk solid atau padat antara lain : Fe 93,26% ; C 3,06% ; Si 1,80% dan unsure lainnya di bawah 1%. Hasil uji struktur mikro bagian spesimen yang di uji kekerasan terlihat grafit dan sementit dan hasil uji kekerasan spesimen pada bagian A=91,27 HRB. B=90,03 HRB. C=96,66 HRB dan D=92,28HRB dan harga kekerasan tertinggi yaitu pada bagian C sebesar 96,66 HRB sedangkan harga kekerasan terendah yaitu pada bagian B sebesar 90,03 HRB. Berdasarkan data tersebut dapat di simpulkan bahwa setiap bagian mempunyai tingkat kekerasan yang bervariasi, 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, spectrometer, struktur micro, kekerasan.

viii

PERENCANAAN SALURAN TURUN DAN SALURAN MASUK

SERTA PEMBUATAN GRINDING CYL

DENGAN MATERIAL BESI COR KELABU

MENGGUNAKAN CETAKAN PERMANEN

Muhamad Endy Nur Rohman, Agus Yulianto Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A Yani Tromol Pos I Pabelan Kartasura e-mail: endy19nur@gmail.com

ABSTRACT

Grinding cyl function is used as a grinder and additional material from the milled material itself. Cyl grinding manufacture is intended to support light brick-making industry, ceramic industry and other indusrti requiring ..TO components to simplify and shorten the time to production diindustri, then made permanent mold is a mold that can be used repeatedly to increase production grinding sehinnga this cyl. the results obtained cross-sectional comparisons and calculations down channel system 50.4 mm, 14.7 mm and a slag channel inlet 3 mm. Based on the results bercobaan pouring into permanent mold castings, castings showed that the second surface better than the first surface of the castings. Graph CE Meter shows the temperature of 1221.6 ° C during tapping early in the cast in the mold at the start on the chart that reads CE Meter decrease of temperature, the temperature of liquid 1122.1 ° C shape is still liquid to a temperature of solid 1120.0 ° C so that the obtained value of CEL = 4 , 46%; C = 4.00%; and SI = 1.78% where the iron start but still solid red until the temperature of 1060 ° C and hardened within 180 seconds. Results of chemical composition in solid or solid form such as: Fe 93.26%; C 3.06%; 1.80% Si and other elements under 1%. The test results of micro structure in the test section of the specimen visible graphite and cementite hardness and hardness test results of the specimens in the A = 91.27 HRB. B = 90.03 HRB. C = 96.66 HRB and D = 92,28HRB prices and the highest hardness in part C of 96.66 HRB hardness while the lowest prices are in part B of 90.03 HRB. Based on these data we can conclude that each part has varying levels of violence, because each point or section in the test has a carbon content of different. The higher the carbon content the higher the level of violence as well as affecting the physical properties of gray cast iron. Keyword : solidification, molding FCD, spectrometer, microstructure, hardness.

ix

HALAMAN PERSEMBAHAN

Assalamu’alaikum Wr.Wb

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. Kupersembahkan

karya sederhana ini kepada orang yang sangat kukasihi dan kusayangi.

‘’Ayahanda dan Ibunda Tercinta’’

Kepada ayahanda (Mariyanto) dan ibunda (Suparni) tercinta. Sebagai

tanda bakti, hormat dan rasa terimakasih yang tiada terhingga aku

persembahkan karya sederhana ini sebagai rasa bahagia serta terima

kasihku atas segala kasih sayang, nasehat, motivasi, doa yang tiada henti

engkau panjatkan, dukungan yang nyata serta cinta kasih tiada terhingga

yang selama ini Ayahanda dan Ibunda berikan kepada anakmu ini.

Semoga dengan karya sederhana ini menjadi langkah awal untuk

membuat Ayah dan Ibu bahagia.

x

‘’Adekku Tersayang’’

Terima kasih untuk kakakku (Ervin dan Fahri) tersayang, tingkah nakalmu

terkadang membuat jengkel tetapi atas doa dan dukungan kalian

membuat adikmu ini menjadi lebih semangat untuk menyusun skripsi

hingga selesai. Mohon maaf apabila adikmu ini belum dapat menjadi

panutan yang baik tetapi akan berusaha menjadi adik yang terbaik.

‘’My Best Friend’s’’

Untuk sahabat seperjuangan skripsiku (Martha dan Husen) terima kasih

atas bantuan, nasihat, doa, hiburan, ejekan dan semangat yang telah

kalian berikan selama pengerjaan skripsi ini. Serta untuk sahabat kuliahku

yang terutama (Agung, Roni, Endriansyah, Eko dan Narno) yang selalu

memberikan masukan dan meluangkan waktu untuk mengajari saya

apabila mengalami kesulitan dalam pembuatan skripsi ini, aku ucapkan

terimakasih atas bantuan dan doa kalian semoga persahabatan ini

selamanya. Teman-teman teknik mesin UMS 2012 yang aku tidak bisa

sebutkan namanya satu persatu aku ucapkan terimakasih atas bantuan

kalian semoga keakraban kita selalu terjaga. Amiin.. (M Solidarity)

xi

‘’Dosen Pembimbing Tugas Akhirku’’

Bapak Agus Yulianto , ST. MT selaku dosen pembimbing tugas akhir

saya, terima kasih banyak atas waktu, bimbingan, dan ilmu yang selama

ini bapak berikan kepada saya selama pengerjaan tugas akhir ini. Semoga

bapak beserta keluarga diberikan kesehatan selalu dan rejeki yang

berlimpah oleh Allah SWT. Amiin.

xii

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

“PERENCANAAN SALURAN TURUN DAN SALURAN MASUK SERTA

PEMBUATAN GRINDING CYL DENGAN MATERIAL BESI COR

KELABU MENGGUNAKAN CETAKAN PERMANEN” dengan baik dan

tepat pada waktunya. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima

kasih kepada :

1. Allah SWT, atas segala limpahan rahmatnya sehingga penulis dapat

menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Tri Widodo Besar R, ST.,M.Sc.,Ph.D.selaku Ketua Jurusan

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, M.T. selaku Koordinator Tugas Akhir.

4. Bapak Agus Yulianto , ST. MT.selaku Dosen Pembimbing utama

Tugas Akhir yang telah banyak memberikan arahan dan bimbingan

kepada penulis.

5. Bapak Supriyono, ST, MT, Ph.D. selaku dosen Pembimbing

Akademik yang memberikan arahan dan semangat kepada penulis.

6. Laboratorium Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

yang telah memberikan pengalaman yang bermanfaat.

xiii

7. Kedua orang tua serta semua keluarga yang telah membesarkan,

mendo’akan memotivasi serta membiayai semua kebutuhan penulis

sampai sekarang.

8. Sahabat dalam penelitian maupun penulisan Martha dan Husen.

9. Rekan-rekan Teknik Mesin khususnya angkatan 2012 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.

Akhirnya apabila ada kritik dan saran yang sifatnya membangunakan

penulis terima dengan senang hati demi sempurnanya laporan ini.

Wassalamu’alaikumWr.Wb

Surakarta, 2017

Penulis

xiv

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 ................................................................................ xii

DAFTAR ISI ........................................................................................... .xiv

DAFTAR GAMBAR ................................................................................ .xvi

DAFTAR TABEL .................................................................................... xviii

DAFTAR SIMBOL .................................................................................. .xix

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................. ..xx

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang .................................................................... ..1

1.2 Rumusan Masalah………………………………………………2

1.2 Batasan Masalah ................................................................ ..3

1.3 Tujuan Penelitian ................................................................ ..3

1.4 Manfaat Penelitian .............................................................. ..4

1.5 Sistematika Penulisan ......................................................... ..4

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka ................................................................ ..6

2.2 Dasar Teori ......................................................................... ..9

2.2.1 Tanur Induksi ............................................................. ..9

2.2.2 Pola ............................................................................ 10

2.2.3 Pasir Cetak CO2 ........................................................ 11

2.2.4 Cetakan Permanen .................................................... 12

xv

2.2.5 Pengecoran Logam .................................................... 18

2.2.6 Klarifikasi Besi Cor ..................................................... 19

2.2.7 Besi Cor Paduan ........................................................ 21

2.2.8 Pengaruh Kandungan Unsur Pada Struktur

Besi Cor ..................................................................... 22

2.2.9 Diagram Keseimbangan Besi-Karbon ........................ 25

2.2.10 Diagram Transformasi Untuk Pendinginan

CCT (Continuous Cooling Transformation)…………27

2.2.11 Carbon Equivalent Value (CE)……………………….28

2.2.12 Struktur Mikro Besi Cor………………………………..29

2.2.13 Sifat Fisis Pada Besi Cor Kelabu…………………….31

2.2.14 Sifat Mekanis Pada Besi Cor Kelabu………………..33

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian ........................................................ 38

3.2 Alat dan Bahan .................................................................... 39

3.3 Proses Pengecoran Paduan Besi Cor Kelabu..................... 43

3.4 Persiapan Benda Uji ........................................................... 48

3.5 Pengujian Spesimen ........................................................... 51

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian ................................................................... 57

4.1.1 Hasil Uji CE Meter ...................................................... 57

4.1.2 Sistem Saluran........................................................... 59

4.1.3 Hasil coran. ................................................................ 60

4.1.4 Pengujian Kekerasan. ................................................ 62

4.1.5 Hasil dan pembahasan foto micro.............................. 63

4.1.6 Komposisi Kimia. ....................................................... 65

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ........................................................................... 66

5.2 Saran ..................................................................................... 67

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Tungku Induksi (CV. Bonjor Jaya Klaten, 2017) .................. ..9

Gambar 2.2 Pola Kayu……………………………………………… ............ 11

Gambar 2.3 Pasir Cetak CO2 Proses ...................................................... 12

Gambar 2.4 Bagian Cetakan Permanen .................................................. 17

Gambar 2.5 Cetakan Permanen .............................................................. 18

Gambar 2.6 Diagram Keseimbangan Besi-Karbon .................................. 32

Gambar 2.7 Diagram CCT untuk Besi Cor ............................................... 33

Gambar 2.8 Kekerasan Rockwell ............................................................. 33

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ......................................................... 38

Gambar 3.2 Tungku Induksi ..................................................................... 39

Gambar 3.3 Cetakan Permanen .............................................................. 39

Gambar 3.4 Pemanasan Cetakan dengan Arang .................................... 39

Gambar 3.5 Frame ................................................................................... 40

Gambar 3.6 Pyrometer Laser................................................................... 40

Gambar 3.7 CE Meter .............................................................................. 40

Gambar 3.8 Mesin Amplas ...................................................................... 41

Gambar 3.9 Alat Uji Rockwell ................................................................. 41

Gambar 3.10 Alat Uji Komposisi Kimia .................................................... 41

Gambar 3.11 Alat Uji Foto Micro .............................................................. 42

Gambar 3.12 Wire Cut ............................................................................. 42

Gambar 3.13 Tanur Induksi ..................................................................... 43

Gambar 3.14 Pemanasan Cetakan dengan Arang .................................. 43

Gambar 3.15 Pelapisan Cetakan dengan Karbon.................................... 44

Gambar 3.16 Penuangan Cairan Logam dari Tanur Induksi .................... 44

Gambar 3.17 Penuangan Cairan Logam dari Ladle ke Kowi ................... 45

Gambar 3.18 Penuangan Logam Cair Ke Cup CE Meter ........................ 45

Gambar 3.19 Penuangan Logam Cair Ke Cetakan .................................. 46

Gambar 3.20 Pembongkan Spesimen ..................................................... 46

xvii

Gambar 3.21 Spesimen Setelah di Bongkar ............................................ 46

Gambar 3.22 Dimensi Spesimen ............................................................. 47

Gambar 3.23 Gambar Teknik Potongan Spesimen ................................. 47

Gambar 3.21 Hasil Pemotongan Dengan Wire Cut ................................ 48

Gambar 3.25 Proses Preparasi ................................................................ 48

Gambar 3.26 Mesin Grinding (Polman Ceper, 2017) ............................... 49

Gambar 3.27 Prinsip Kerja Rokwell Hardness Ball (HRB) ....................... 52

Gambar 3.28 Alat Uji Kekerasan Rockwell Hardness Tester

(Lab Bahan Polman Ceper, 2017)...................................... 53

Gambar 3.29 Olympus Metallurgical Microscope dan Olympus

Photomicrographic System (Lab Bahan Polman, 2017 ...... 54

Gambar 3.30 Pemasangan Spesimen Ke Detector ................................. 56

Gambar 3.31 Spectrometer (Lab Bahan Polman Ceper, 2017) ............... 56

Gambar 4.1 Grafik Hasil Uji CE Meter ..................................................... 57

Gambar 4.2 Hasil Coran Pertama ............................................................ 60

Gambar 4.3 Hasil Coran Kedua ............................................................... 61

Gambar 4.4 Bagian Yang Di Uji Kekerasan (Rockwell) ........................... 62

Gambar 4.5 Diagram Harga Kekerasan .................................................. 63

Gambar 4.7 Hasil Foto Micro Dengan Pembesaran 200x ........................ 64

xviii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Standar Besi Cor Kelabu Menurut JIS ..................................... 20

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell . ..................................... 63

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Komposisi Kimia Bagian Atas…………………65

xix

DAFTAR SIMBOL

CEV = Carbon Equivalent Value

C = Kandungan Karbon (%)

Si = Kandungan Silikon (%)

P = Kandungan Fosfor (%)

G = Berat Benda cor (kg)

= masa jenis logam (kg/dm3)

t = waktu cor (detik)

h = tinggi hidrolis (cm)

n = jumlah saluran masuk

d = diameter (cm)

Asm = luas penampang saluran masuk (mm)

Astr = luas penampang saluran terak (mm)

Astur = luas penampang saluran turun (mm)

xx

DAFTAR LAMPIRAN

DESAIN CETAKAN PERMANEN

PENGUJIAN METALOGRAFI

PENGUJIAN KEKERASAN ROCKWELL

PENGUJIAN KOMPOSISI KIMIA

ARPN JOURNAL OF ENGINEERING AND APPLIED SCIENCES