i

TUGAS AKHIR

ANALISIS HASIL PENGECORAN KUNINGAN BERUPA

FLANGE MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR DENGAN VARIASI

MEDIA PENDINGIN AIR SUMUR, AIR LAUT, DAN OLI SAE 20

Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun oleh:

Dimas Setia Budi

D200 130 078

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2018

ii

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir dengan

judul “ANALISIS HASIL PENGECORAN KUNINGAN BERUPA FLNGE

MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR DENGAN VARIASI MEDIA

PENDINGIN AIR SUMUR, AIR LAUT, DAN OLI SAE 20” 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, ............................2018

Yang Menyatakan

Dimas Setia Budi

iii

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas Akhir yang “ANALISIS HASIL PENGECORAN KUNINGAN

BERUPA FLANGE MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR DENGAN

VARIASI MEDIA PENDINGIN AIR SUMUR, AIR LAUT, DAN OLI SAE

20” Disusun Sebagai Syarat Untuk Menyelesaikan Program Studi Strata

Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkan oleh :

Nama : Dimas Setia Budi

NIM : D 200 130 078

Telah disetujui dan disahkan pada :

Hari :

Tanggal :

Mengetahui,

Pembimbing Utama

Ir. Masyrukan., M.T.

iv

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas Akhir yang berjudul “ANALISIS HASIL PENGECORAN

KUNINGAN BERUPA FLANGE MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR

DENGAN VARIASI MEDIA PENDINGIN AIR SUMUR, AIR LAUT, DAN

OLI SAE 20” Disusun Sebagai Syarat Untuk Menyelesaikan Program

Studi Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

Disusun oleh :

Nama :Dimas Setia Budi

Nim : D 200 130 078

Disahkan pada

Hari :

Tanggal :

Tim Penguji :

Ketua :Ir. Masyrukan, M.T. (….………....)

Anggota 1:Patna Partono, S.T.,M.T (….……..…..)

Anggota 2 :Ir. Pramuko Ilmu Purboputro, M.T. (………….....)

Mengetahui,

Dekan

Ir. Sri Sunarjono, M.T.,Ph.D.

KetuaJurusan,

Ir. Subroto, M.T.

v

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR

Nama : Ir.Masyrukan, M.T. Pangkat/jabatan : Lektor Kepala Kedudukan : Pembimbing Utama Dengan ini memberikan soal tugas akhir kepada mahasiswa : Nama : Dimas Setia Budi Nomor Induk : D200130078 Jurusan/Semester : Teknik Mesin / Akhir Judul/Topik :Analisis Hasil Pengecoran Kuningan Berupa Flange

Menggunakan Cetakan Pasir Dengan Variasi Media Pendingin Air Sumur, Air Laut, Dan Oli SAE 20

Rincian Soal/Tugas : Analisis Hasil Pengecoran Kuningan Berupa Flange Menggunakan Cetakan Pasir Dengan Variasi Media Pendingin Air Sumur, Air Laut, Dan Oli SAE 20

Demikian soal tugas akhir ini dibuat untuk dapat dilaksanakan

sebagaimana mestinya.

Surakarta,....................2018

Pembimbing

Ir.Masyrukan, M.T.

Keterangan *) Coret salah satu 1. Warna biru untuk Kajur 2. Warna kuning untuk Pembimbing I 3. Warna merah untuk Pembimbing II 4. Warna putih untuk Mahasiswa

vi

HALAMAN MOTTO

“Barangsiapa melakukan perjalanan untuk menuntut ilmu maka Allah akan

memudahkan baginya jalan menuju Surga”.

(#HR. Muslim)

“Pendidikan merupakan perlengkapan paling baik untuk hari tua”.

(#Aristoteles)

“Jadilah kamu manusia yang pada kelahiranmu semua orang tertawa

bahagia, tetapi hanya kamu sendiri yang menangis. Dan pada

kematianmu semua orang menangis sedih, tetapi hanya kamu sendiri

yang tersenyum”.

(#Mahatma Gandhi)

“Tidak ada balasan kebaikan kecuali kebaikan pula”

(#QS Ar-Rahman:60)

“Uang bukan segalanya, tapi segalanya butuh uang”

(#Tukul Arwana)

“Tidak ada yang sia-sia apa yang kamu kerjakan, karena InsyaAllah

semua ada hikmahnya”

(#Penulis)

vii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Syukur Alhamdulillah, dipanjatkan kehadirat Allah SWT atas

berkah dan rahmat-Nya, Beserta Rasullnya. 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. Bapak saya (Budhi Waluyo) dan ibu saya (Setianingsih) yang telah

membesarkanku dan membimbingku dengan ikhlas. Serta selalu

mendoakanku dan memberi semangat tanpa henti.

2. Kakek dan Nenek yang dengan segala kasih saying yang senantiasa

membimbing dan mendoakanku.

3. Kakak (Anang Budi Setiawan), Mbak (Siti Wulandari), dan adik

(Istiqomah) yang selalu mendukung dan mendoakanku.

4. Siti Ainun Jariyah yang menjadi penyemangatku, serta selalu

memotivasi dan mendoakanku.

5. Saudara-saudaraku Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah

Surakarta angkatan 2013, terimakasih atas kerja samamnya,

kekompakannya dan semangat yang kalian berikan.

6. Teman seperjuangan (Andre, Gladito, Fabrangasta, Gilang, Danang

Andri, Febri, Dimas Ambogo, Supri, Raffel, Yunus, Ayub, Ibnu, Azis )

mahasiswa bimbingan Bapak Ir. Masyrukan., M.T. yang selalu member

semangat, saling membantu dan berjuang bersama.

viii

7. Teman-teman kost putra pondok latifa dan tim futsal gacor fc yang

selalu memberikan semangat dan keceriaan (iqbal agung, lutfi, fajar,

naqy, dicky, sigit susatmoko, gito, khafid, agung, titis, ibnu, sigit afrizal,

efky, iqbal awaludin, adnan, nova, mas manto, dony, arizal, iqbal

nzaman, dion, arifin, ade).

8. Dosen Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah

membimbing saya didalam perkuliahan.

9. Bapak dosen pembimbing akademik Ir. Subroto, M.T. dan Bapak dosen

pembimbing tugas akhir Ir. Masyrukan,M.T. yang telah membimbing

dalam melakukan tugas akhir saya.

ix

ANALISIS HASIL PENGECORAN KUNINGAN BERUPA FLANGE

MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR DENGAN VARIASI MEDIA

PENDINGIN AIR SUMUR, AIR LAUT, DAN OLI SAE 20

Dimas Setia Budi, Masyrukan

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A.Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura

Email :ditya27budi@gmail.com

Abstrak

Logam akan mengalami perubahan fasa selama proses pengecoran,

baik perubahan sifat fisis maupun mekanis yang disebabkan oleh proses

pembekuan. Perubahan sifat ini antara lain dipengaruhi media

pendinginan yang digunakan pada saat proses pendinginan. Karena sifat

fisis dan mekanis suatu logam sangat penting dalam konstruksi

permesinan, maka dalam penelitian ini digunakan media pendingin yang

berbeda yaitu: air laut, air sumur, dan oli SAE 20. Tujuan dari penelitian ini

adalah untuk membandingkan sifat fisis dan mekanis hasil pengecoran

kuningan dengan media pendingin yang berbeda. Dari pengujian

kekerasan benda uji dengan media air sumur mempunyai nilai kekerasan

lebih baik dibanding air laut dan oli SAE 20. Dari hasil pengujian

komposisi kimia terdapat 18 unsur, tetapi hanya 5 unsur yang paling

berpengaruh pada kuningan cor yaitu: Cu, Zn, Pb, Fe, dan Sn yang paling

dominan. Dilihat dari unsur yang ada pada material ini dapat digolongkan

logam kuningan paduan seng (Cu-Zn)

Kata kunci: Kuningan (CuZn), pendinginan cepat, kekerasan, struktur

mikro, komposisi kimia.

x

ANALISIS HASIL PENGECORAN KUNINGAN BERUPA FLANGE

MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR DENGAN VARIASI MEDIA

PENDINGIN AIR SUMUR, AIR LAUT, DAN OLI SAE 20

Dimas Setia Budi, Masyrukan

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A.Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura

Email :ditya27budi@gmail.com

Abstract

The metal will undergo phase change during the casting process,

either the physical or mechanical changes caused by the freezing process.

This change in properties is influenced by the cooling medium used during

the cooling process. Because the physical and mechanical properties of a

metal are very important in machining construction. In this study used

different cooling media, namely: sea water, well water, and SAE 20 oil.

The purpose of this research is to compare the physical and mechanical

properties of brass casting with different cooling media. From the hardness

testing of the specimen to the water well refrigerant medium has a better

hardness value compared to the sea water and SAE 20 oil. From the result

of testing the chemical composition there are 18 elements, but only the 5

most influential element in the cast brass Cu, Zn, Pb, Fe, and Sn the most

dominan. Judging from the element present in this material can be

classified metal brass zinc alloy.

Keyword: Brass (CuZn), quenching, hardness, micro structure,

chemical composition.

xi

KATA PENGANTAR

حيم حمن الر بســــــــــــــــــم هللا الرSyukur 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 MEDIA PENDINGINAN (AIR SUMUR,UDARA

DAN OLI SAE40)TERHADAP HASIL PENGECORAN ALUMINIUM (AL)

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 Ir. Subroto, M.T. 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.

xii

7. Bapak Ismail (Pak Mail) beserta keluarga besar CV ARBA INDAH

LOGAM ,yang telah member fasilitas, membimbing proses penelitian di

lapangan serta memberi semangat dalam penelitian.

8. Firman beserta keluarga serta keluarga besar CV. Kembar Jaya, yang

telah member fasilitas, membimbing proses penelitian di lapangan

serta member semangat dalam penelitian dari awal hingga selesai.

9. Teman seperjuangan (Andre, Gladito, Fabrangasta, Gilang, Danang

Andri, Febri, Dimas Ambogo, Supri, Raffel, Yunus, Ayub, Ibnu, Azis )

mahasiswa bimbingan Bapak Ir. Masyrukan, M.T. yang selalu memberi

semangat, saling membantu dan berjuang bersama.

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, April 2018

Dimas Setia Budi

xiii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................. ...i

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ............................................. ..ii

HALAMAN PERSETUJUAN .................................................................... .iii

HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... .iv

LEMBAR SOAL ....................................................................................... ..v

LEMBAR MOTTO .................................................................................... .vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................... vii

ABSTRAK ............................................................................................... .ix

KATA PENGANTAR ................................................................................ .xi

DAFTAR ISI ........................................................................................... .xiii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................ xvii

DAFTAR TABEL ................................................................................... ..xx

DAFTAR SIMBOL....................................................................................xxi

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Rumusan Masalah ................................................................ 3

1.3 Batasan Masalah .................................................................. 4

1.4 Tujuan Penelitian .................................................................. 4

1.5 Manfaat Penelitian ................................................................ 5

1.6 Sistematika Penulisan ........................................................... 5

xiv

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka ................................................................. 8

2.2. Landasan Teori .................................................................... 9

2.2.1.Kuningan ...................................................................... 9

2.2.2.Jenis-Jenis Kuningan.. ............................................... 11

2.2.3.Paduan Kuningan ................................................... ...13

2.2.4.Pengecoran Logam .................................................... 21

2.2.5.Proses Pengecoran ................................................... 23

2.2.6. Pola ........................................................................... 24

2.2.7. Pasir Cetak ............................................................... 25

2.2.8.Pembekuan Coran ..................................................... 27

2.2.9.Pembekuan Paduan .................................................. 29

2.2.10.Proses Quenching ................................................... 31

2.2.11.Media Quenching ..................................................... 34

2.2.12.Cacat Pada Pendinginan ......................................... 37

2.2.13.Komposisi Kimai ...................................................... 40

2.2.14.Struktur Mikro........................................................... 40

2.2.15.Harga Kekerasan ..................................................... 41

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian ........................................................ 49

3.2 Tempat Penelitian ............................................................... 50

3.3 Alat dan Bahan .................................................................... 50

3.3.1 Alat ............................................................................. 50

xv

3.3.2Bahan ................................................................................ 58

3.4 TahapanPenelitian .............................................................. 61

3.4.1 Observasi .................................................................... 61

3.4.2 Pembuatan Cetakan Pasir Kali ................................... 62

3.4.3 Persiapan Bahan Untuk Pengecoran .......................... 68

3.4.4 Persiapan Media Pendingin ........................................ 69

3.4.5 Peleburan Di Tungku Kupola ...................................... 69

3.4.6 Pengecoran Pada Cetakan Pasir ................................ 70

3.4.7 Pembongkaran Cetakan ............................................. 70

3.4.8 Pendinginan Dengan Variasi 3 Media ........................ 71

3.4.9 Pengamatan Struktur Mikro ........................................ 72

3.4.10 Pengujian Komposisi Kimia ...................................... 73

3.4.11 Pengujian Kekerasan ................................................ 74

3.4.12 Analisis Data ............................................................. 76

3.4.13 Jumlah Spesimen pengujian ..................................... 76

BAB IV DATA DAN ANALISA

4.1 Penurunan Temperatur ....................................................... 77

4.1.1 Pembahasan Penurunan Temperatur ........................ 78

4.2 Komposisi Kimia Hasil Produk Cor Kuningan. ..................... 80

4.2.1Pembahasan Komposisi Kimia. .................................. 81

4.3Pengujian Kekerasan Hasil Produk Cor Kuningan

................................................................................. 82

xvi

4.3.1Harga Kekerasan HRB . ............................................. 83

4.3.2 Pembahasan Pengujian Kekerasan………………… 84

4.4 Pengujian Struktur Mikro. ................................................... 85

4.4.1Pembahasan Struktur Mikro. ..................................... 86

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ........................................................................... 87

5.2 Saran ..................................................................................... 89

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xvii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Fasa ...................................................................... 14

Gambar 2.2 Kuningan dengan Zn 28% pasca pegecoran ....................... 15

Gambar 2.3 Kuningan dengan Zn 28% setelah perlakuan panas ........... 15

Gambar 2.4 Kuningan dengan Zn 47,5% pasca pegecoran .................... 16

Gambar 2.5 Kuningan dengan Zn 52% pasca pengecoran ..................... 16

Gambar 2.6 Dua macam bentuk cetakan ................................................ 23

Gambar 2.7 Proses Pembekuan Logam Cair .......................................... 27

Gambar 2.8 Pembekuan logam coran dalam cetakan ............................. 28

Gambar 2.9 Isothermal Tranformation Diagram....................................... 31

Gambar 2.10 Continuos Cooling Transformation Diagram ...................... 33

Gambar 2.11 Bentuk cacat Shrinkage ..................................................... 39

Gambar 2.12 Proses Pengamatan pada Struktur Mikro .......................... 41

Gambar 3.1 Diagram AlirPenelitian .......................................................... 49

Gambar 3.2 Cangkul ................................................................................ 50

Gambar 3.3 Tabung Silinder .................................................................... 51

Gambar 3.4 Lanset .................................................................................. 51

Gambar 3.5 Gancu .................................................................................. 52

Gambar 3.6 Ladel .................................................................................... 52

Gambar 3.7 Dapur Peleburan .................................................................. 53

Gambar 3.8 Kowi ..................................................................................... 53

Gambar 3.9 Gergaji Besi ......................................................................... 54

xviii

Gambar 3.10 Linggis ................................................................................ 54

Gambar 3.11 Kerangka cetakan .............................................................. 55

Gambar 3.12 Infra Red Thermometer ...................................................... 55

Gambar3.13 Thermocoupel ..................................................................... 56

Gambar 3.14 Digital Caliper ..................................................................... 56

Gambar 3.15 Alat uji Spektrometer .......................................................... 57

Gambar 3.16 Alat uji Kekerasan HRB ...................................................... 57

Gambar 3.17Alat uji Mikroskop Metalografi ............................................. 58

Gambar 3.18 Kuningan Bekas ................................................................. 58

Gambar 3.19 Kalsium Karbonat (Bubuk anti air)...................................... 59

Gambar 3.20 Pasir Kali ............................................................................ 59

Gambar 3.21 Air Sumur ........................................................................... 60

Gambar 3.22 Oli SAE 20 ......................................................................... 60

Gambar 3.23 Air Laut ............................................................................... 61

Gambar 3.24 Pola Dari Kayu ................................................................... 61

Gambar 3.25 Cetakan Pasir Kali .............................................................. 62

Gambar 3.26 Mempersiapkan pasir cetak ............................................... 62

Gambar 3.27 Mempersiapkan kerangka cetakan .................................... 63

Gambar 3.28 Mempersiapkan pola .......................................................... 63

Gambar 3.29 Menyaring pasir cetak ........................................................ 64

Gambar 3.30 Memadatkan pasir.............................................................. 64

Gambar 3.31 Menaburkan bubuk anti air ................................................ 65

Gambar 3.32 Menandai saluran in gate ................................................... 66

xix

Gambar 3.33 Membuat saluran ingate ..................................................... 66

Gambar 3.34 Mencabut Pola ................................................................... 67

Gambar 3.35 Memasang kembali cetakan atas ....................................... 68

Gambar 3.36 Kuningan Bekas ................................................................. 68

Gambar 3.37 Peleburan Material ............................................................. 69

Gambar 3.38 Penuangan Kedalam Cetakan ........................................... 70

Gambar 3.39 Pembongkaran Cetakan .................................................... 70

Gambar 3.40 Media Pendingin Air Sumur ............................................... 71

Gambar 3.41 Media Pendingin Air Laut ................................................... 71

Gambar 3.42 Media Pendingin oli SAE 20 ............................................... 72

Gambar 4.1 Titik Pengukuran Temperatur Saat Proses Quenching ........ 78

Gambar 4.2. Grafik Pendinginan .............................................................. 79

Gambar 4.3 Posisi Titik Kekerasan Spesimen. ........................................ 83

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Kekerasan Dengan Variasi Pendingin ...... 84

Gambar 4.5 Foto struktur mikro pada ASTM Metal Handbook ................ 85

Gambar 4.6 Foto struktur mikro pendinginan (A) Air Laut, (B) Air Sumur ,

(C) Oli SAE 20 ......................................................................................... 86

xx

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi kimia dan sifat mekanik umum Kuningan menurut

ASM ......................................................................................................... 19

Tabel 2.2 Komposisi kimia dan sifat mekanik umum Kuningan menurut

DIN. .......................................................................................................... 20

Tabel 2.3 Penggunaan Diameter Penetrator ........................................... 43

Tabel 2.4 Nilai Kekerasan Brinell pada Masing-masing Beban ............... 43

Tabel 2.5 Gaya Maksimal Masing-masing Parameter Penetrator ............ 43

Tabel 2.6 Skala yang dipakai dalam pengujian Rockwell dan Range uji

dalam skala Rockwell. ............................................................................. 48

Tabel 3.1 Jumlah Spesimen Pengujian. ................................................... 76

Tabel 4.1 Penurunan Temperatur setiap 10 menit sekali dengan variasi

media pendingin pada saat proses pendinginan ...................................... 77

Tabel 4.2 Hasil Uji Komposisi Kimia ........................................................ 81

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Kekerasan HRʙ. ............................................. 84

xxi

DAFTAR SIMBOL

Al = Aluminium

Co₂ = Karbondioksida

SAE = Society of Automotive Engineers

α = Alfa

β = Beta

C˚ = Derajat Celsius

F˚ = Derajat Fahrenheit

D = diameter (cm)

F0 = Beban Minor (Kgf)

F1 = Beban Mayor (Kgf)

F = Total beban (Kgf)

ɵ = Jarak Antara kondisi 1 dan kondisi 3 yang di bagi dengan

0,002 mm

E = Jarak antar Identor saat diberi minor load dan zero

reference line yang untuk tiap jenis identor

HR = Besarnya nilai kekerasan dengan metode Hardness