pengaruh variasi penambahan bentonit terhadap …eprints.ums.ac.id/67194/2/halaman awal.pdf ·...
TRANSCRIPT
TUGAS AKHIR
PENGARUH VARIASI PENAMBAHAN BENTONIT
TERHADAP HASIL PRODUK PENGECORAN DARI
ALUMINIUM (DAUR ULANG) DENGAN CETAKAN PASIR
MERAH
Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun :
ANDHIKA NANDHA TRI RAHARJO
D.20014220
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2018
ii
iii
iv
v
vi
MOTTO
“Sesungguhnya sesudah kesulitan akan ada kemudahan,
maka bila engkau telah selesai dari satu pekerjaan,
kerjakan pula pekerjaan berikutnya dan hanya kepada
tuhan-mu”.
(Q.S Al-Insyirah)
“ Jangan kamu menyerah dengan keadaan, karena dibalik
keadaan yang sulit terdapat kebahagia yang menanti mu”
“ Mereka yang sekarang hebat, dulu juga pernah malas,
jenuh, dihina dan dijauhi. Hanya saja mereka tetap
istiqomah dalam ketaatan”
vii
HALAMAN PERSEMBAHAN
Syukur Alhamdulilah, dipanjatkan kehadirat Allah subhana
huwataala atas berkah dan rahmat-Nya, Beserta Rasulnya. Alhamdulilah
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 dan ibu yang dengan ikhlas dan sabar mengasuh,
membesarkan, membimbing serta mendoakanku selalu.
2. Kakak dan adik saya yang selalu mendukung, mendoakan,
memotivasi dan memberi solusi dalam setiap masalah.
3. Rekan-rekan seperjuangan Tugas Akhir mahasiswa bimbingan bapak
Masyrukan, ST. MT. yang telah memberikan ilmu dan motivasi.
4. Teman-teman yang selalu memberi semangat dan masukan Bella,
Fahri, Meyda, Desi, Nandha, ayuk, dan teman-teman kos mp3.
5. Rekan-rekan Teknik Mesin angkatan 2014 dan semua pihak yang
telah membantu dalam menyelesaikan penyusunan Tugas Akhir ini.
6. Dosen Universitas Muhammadiyah Surakarta Teknik Mesin yang telah
membimbing saya di dalam perkuliahan.
7. Bapak dosen pembimbing akademik Tri Widodo Besar Riyadi,
ST,Meng, PhD. Bapak dosen pembimbing tugas akhir Ir. Masyrukan,
MT. yang telah membimbing Tugas Akhir saya.
viii
PENGARUH VARIASI PENAMBAHAN BENTONIT TERHADAP HASIL
PRODUK PENGECORAN DARI ALUMINIUM (DAUR ULANG) DENGAN
CETAKAN PASIR MERAH
ABSTRAK
Penambahan material pada pasir cetak akan menghasilakn produk dengan sifat dan karakter yang bermacam – macam. Karakter dari pasir cetak akan mempengaruhi hasil pengecoran.
Tujuan penelitian ini yaitu mengetahui pengaruh penambahan bentonit terhadap kualitas pengecoran. Penelitian ini menggunakan bahan Alumunium bekas atau rosok yang dilebur kembali menggunakan dapur peleburan, Variasi penambahan bentonit yang digunakan 2%, 4%, 6%.
Analisa data menunjukan bahwa nilai presentase penyusutan untuk variasi bentonit 2% sebesar 1,09%, untuk variasi bentonit 4% sebesar 1,88% dan variasi 6% sebesar 2,93%. Dari hasil pengamatan porositas campuran bentonit 2% yang paling sedikit dibandingkan dengan variasi 4%,6% bentonit cacat terjadi karena permeabilitas rendah menjadi penyebab udara tidak dapat keluar dari cetakan pasir sehingga udara terperangkap didalam logam nilai prmeabilitas campuran bentonit 2% didapatkan hasil 67,00 sedangkan bentonit 4% sebesar 65,00 dan 6% sebesar 62,00. Dari pengujian density didapatkan untuk variasi 2% sebesar 26,20 gr/ml sedangkan variasi 4% sebesar 25,81% gr/ml dan bentonit 6% sebesar 24,40 gr/ml. Dari pengujian komposisi kimia terdapat 2 unsur yang dominan (Al) 81,44%, (Si) 11,9 sehingga dari unsur yang ada di material ini termasuk aluminium paduan silicon (Al-Si). Dari hasil pengujian vickers didapatkan untuk variasi 2% mencapai 109,950 VHN lebih tinggi dari pada variasi 4% sebesar 94,658 VHN dan 6% sebesar 84,096 VHN. Kata Kunci : Bentonit, Alumunium, Cetakan pasir.
ix
PENGARUH VARIASI PENAMBAHAN BENTONIT TERHADAP HASIL
PRODUK PENGECORAN DARI ALUMINIUM (DAUR ULANG) DENGAN
CETAKAN PASIR MERAH
ABSTRAC
The addition of material to the printed sand will result in products of
various properties and characters. The character of the printed sand will affect the casting result. the purpose of this study is to know the effect of adding bentonite to the quality of casting.
This research used used Alumunium material or re-melt using smelting kitchen. Variation of bentonite addition used 2%, 4%, 6%.
Data analysis showed that the percentage of depreciation for bentonite variation of 2% was 1.09%, for 4% bentonite variation of 1.88% and 6% variation of 2.93%. From the observation of porosity of 2% bentonite mixture which is at least compared with 4% variation, 6% bentonite defect occurred because low permeability cause air can not get out from sand mold so that air trapped in metals prmeabilitas value of bentonite mixture 2% got result 67,00 while 4% bentonite equal to 65,00 and 6% equal to 62,00. The density test was obtained for 2% variation of 26,20 gr / ml while 4% variation was 25,81% gr/ml and bentonite 6% was 24,40 gr / ml. From the chemical composition test there are 2 dominant elements (Al) 81,44%, (Si) 11,9 so that from element in this material including aluminum silicon alloy (Al-Si). From the vickers test results obtained for the 2% variation reached 109,950 VHN higher than the 4% variation of 94.658 VHN and 6% of 84,096 VHN. Keywords : Bentonite, Aluminum, Sand mold.
x
KATA PENGANTAR
Alhamdulliahirabi’alamin, segala puji syukur kehadirat Allah SWT
yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat
menyelesaikan laporan tugas akhir ini yang berjudul “PENGARUH
VARIASI PENAMBAHAN BENTONIT TERHADAP HASIL PRODUK
PENGECORAN DARI ALUMINIUM (DAUR ULANG) DENGAN
CETAKAN PASIR MERAH”.
Selama penulis menyusun laporan tugas akhir, penulis memperoleh
bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini
penulis menyampaikan ucapan banyak terima kasih kepada :
1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT. Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Ir. Subroto, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
3. Bapak Ir. Masyrukan, MT. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir
yang telah banyak memberikan bimbingan, pengarahan derta
masukan dalam penyelesain tugas akhir ini.
4. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, MT., selaku Koordinator Tugas Akhir
yang telah banyak memberikan masukan dan bimbingan.
5. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST,Meng, PhD, selaku Dosen
Pembimbing Akademik yang telah memberikan bimbingan dan
arahan selama menyelesaikan masa perkuliahan.
6. Seluruh Dosen pengajar Jurusan Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
xi
xii
DAFTAR ISI
TUGAS AKHIR ........................................................................................... i
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ............................................. ii
HALAMAN PERSETUJUAN .................................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN...................................................................... iv
LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ............................................................... v
MOTTO ..................................................................................................... vi
HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................. vii
ABSTRAK .............................................................................................. viii
ABSTRAC ................................................................................................ ix
KATA PENGANTAR ................................................................................. x
DAFTAR ISI ............................................................................................. xii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xv
DAFTAR TABEL .................................................................................. xviii
DAFTAR LAMPIRAN ..............................................................................xix
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 3
1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................... 3
1.4 Batasan Masalah ............................................................................... 4
1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................. 5
1.6 Sistem Penulisan ............................................................................... 6
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka ............................................................................... 7
2.2 Landasan Teori.................................................................................. 9
2.2.1 Aluminium ............................................................................... 9
2.2.2 Paduan Aluminium .................................................................. 9
2.2.3 Macam – Macam Cetakan .................................................... 12
2.2.4 Pasir Cetak ........................................................................... 14
2.2.5 Macam-Macam Pasir Cetak .................................................. 14
xiii
2.2.6 Macam Pola (Pattern) ........................................................... 16
2.2.7 Bahan-Bahan Untuk Pola...................................................... 22
2.2.8 Penyusutan Logam ............................................................... 23
2.2.9 Proses Pengecoran .............................................................. 24
2.2.10 Susunan Pasir Cetak .......................................................... 25
2.2.11 Pengujian Permeabilitas...................................................... 26
2.2.12 Macam-Macam Cacat Coran Dan Sifat-Sifatnya ................. 27
2.2.13 Cacat Pada Coran ............................................................... 27
2.3 Sifat Fisis Dan Mekanis ................................................................... 31
2.3.1 Komposisi Kimia ................................................................... 31
2.3.2 Struktur Mikro ....................................................................... 31
2.3.3 Kekerasan (Vickers) .............................................................. 32
2.4 Hipotesis.......................................................................................... 33
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................................... 34
3.2 Tempat Penelitian ............................................................................ 35
3.3 Alat Dan Bahan ............................................................................... 35
3.3.1 Alat ....................................................................................... 35
3.3.2 Bahan ................................................................................... 43
3.4 Prosedur penelitian .......................................................................... 46
3.4.1 Pembuatan Cetakan Pasir .................................................... 47
3.4.2 Peleburan Logam ................................................................. 49
3.4.3 Penuangan Logam Cair ........................................................ 50
3.4.4 Pembongkaran Cetakan ....................................................... 50
3.4.5 Pengujian Cacat Penyusutan ................................................ 51
3.4.6 Pengamatan Cacat Porositas ............................................... 51
3.4.7 Pengujian Komposisi Kimia ................................................... 52
3.4.8 Pengamatan Struktur Mikro .................................................. 53
3.4.9 Pengujian Kekerasan ............................................................ 54
3.4.10 Pengujian Permeabilitas...................................................... 55
3.4.11 Pengujian Butir .................................................................... 56
3.4.12 Analisa Data ........................................................................ 56
3.4.13 Jumlah Spesimen Pengujian Produk Cor Alumunium ......... 57
xiv
3.4.14 Jumlah Spesimen Pengujian Pasir Cetak ............................ 57
BAB IV DATA ANALISIS
4.1. Cacat Penyusutan ........................................................................... 58
4.1.1. Pembahasan Cacat Penyusutan .......................................... 61
4.2. Cacat Porositas ............................................................................... 62
4.2.1. Pembahasan Cacat Porositas .............................................. 62
4.3. Perhitungan Density ........................................................................ 63
4.3.1. Pembahasan Nilai Density Pada Variasi Cetakan ................ 64
4.4. Komposisi Kimia Hasil Cor Alumunium ............................................ 64
4.4.1. Pembahasan Komposisi Kimia ............................................. 65
4.5. Struktur Mikro .................................................................................. 66
4.6. Pengujian Kekerasan ...................................................................... 68
4.6.1. Harga Kekerasan Vickers .................................................... 68
4.6.1. Pembahasan Pengujian Kekerasan Vickers ......................... 70
4.7. Pengujian Permeabilitas .................................................................. 70
4.7.1. Pembahasan Permeabilitas Pada Variasi Bentonit .............. 71
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan ...................................................................................... 73
5.2. Saran ............................................................................................... 75
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR ISI
LAMPIRAN
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Diagram Fasa Al-Si ....................................................................... 10
Gambar 2. 2 Struktur Mikro Al-Si ....................................................................... 10
Gambar 2. 3 Pola Tunggal. ................................................................................ 17
Gambar 2. 4 Pola Belahan. ................................................................................ 17
Gambar 2. 5 Pola Setengah. ............................................................................. 17
Gambar 2. 6 Pola Belah Banyak. ....................................................................... 18
Gambar 2. 7 Pola Penarik Terpisah. .................................................................. 18
Gambar 2. 8 Pola Penarik Sebagian. ................................................................. 19
Gambar 2. 9 Pola Plat Pasang. .......................................................................... 19
Gambar 2. 10 Pola Kup Dan Drag. .................................................................... 20
Gambar 2. 11 Pola Cetakan Sapuan. ................................................................ 20
Gambar 2. 12 Pola Penggeret Dengan Penuntun. ............................................. 20
Gambar 2. 13 Pola Penggerat Berpuat. ............................................................. 21
Gambar 2. 14 Pola Kerangka (A). ...................................................................... 21
Gambar 2. 15 Pola Kerangka (B) ....................................................................... 22
Gambar 2. 16 Kup Dan Drag. ............................................................................ 24
Gambar 2. 17 Bentuk-Bentuk Dari Pasir Cetak. ................................................. 26
Gambar 2. 18 Cacat Penyusutan. ...................................................................... 28
Gambar 2. 19 Cacat Porositas ........................................................................... 29
Gambar 2. 20 Cacat Retakan ............................................................................ 30
Gambar 2. 21 Proses Pengamatan Pada Struktur Mikro .................................... 32
Gambar 2. 22 Proses Pada Pengujian Vickers .................................................. 32
Gambar 3. 1 Diagram Alir Penelitian....................................................................34
Gambar 3. 2 Skop .............................................................................................. 35
Gambar 3. 3 Penumbuk ..................................................................................... 35
Gambar 3. 4 Tabung Silinder ............................................................................. 36
Gambar 3. 5 Lanset ........................................................................................... 36
Gambar 3. 6 Gelas Ukur .................................................................................... 37
Gambar 3. 7 Kowi .............................................................................................. 37
Gambar 3. 8 Saringan ....................................................................................... 37
Gambar 3. 9 Dapur Pelebur ............................................................................... 38
Gambar 3. 10 Baskom ....................................................................................... 38
xvi
Gambar 3. 11 Tang ............................................................................................ 38
Gambar 3. 12 Jangka Sorong ............................................................................ 39
Gambar 3. 13 Termocouple Type K ................................................................... 39
Gambar 3. 14 Timbangan. ................................................................................. 39
Gambar 3. 15 Alat Uji Spektometer ................................................................... 40
Gambar 3. 16 Alat Pemadat Pasir Cetakan ....................................................... 41
Gambar 3. 17 Alat Pengujian Permeabilitas....................................................... 41
Gambar 3. 18 Alat Uji Kekerasan Vickers .......................................................... 42
Gambar 3. 19 Alat Uji Struktur Micro .................................................................. 42
Gambar 3. 20 Almunium Bekas ......................................................................... 43
Gambar 3. 21 Kerangka Cetak .......................................................................... 43
Gambar 3. 22 Pasir Merah ................................................................................. 44
Gambar 3. 23 Pola ............................................................................................. 44
Gambar 3. 24 Serbuk Karbon ............................................................................ 44
Gambar 3. 25 Bentonit ....................................................................................... 45
Gambar 3. 26 Aliran Proses Pada Pembuatan Coran ........................................ 46
Gambar 3. 27 Persiapan Cetakan ...................................................................... 47
Gambar 3. 28 Pengisian Dan Pemadatan Pasir Merah ...................................... 47
Gambar 3. 29 Pembersihan Permukaan Pola .................................................... 48
Gambar 3. 30 Pemasangan Saluran Turun Dan Saluran Buang ........................ 48
Gambar 3. 31 Mencabut Tabung Silinder .......................................................... 48
Gambar 3. 32 Mengambil Pola .......................................................................... 49
Gambar 3. 33 Penutup Cetakan Atas ................................................................ 49
Gambar 3. 34 Persiapan Dan Penuangan Logam Cair Kedalam Cetakan ......... 50
Gambar 3. 35 Pembongkaran Cetakan .............................................................. 50
Gambar 3. 35 Posisi Awal Jarum Indikator ........................................................ 55
Gambar 4. 1 Spesimen Pengujian Cacat Penyusutan.................................... ....58
Gambar 4. 2 Gambar Spesimen Uji Penyusutan.............................................. ..60
Gambar 4. 3 Histogram Hasil Perentase Penyusustan Variasi bentonit ............. 61
Gambar 4. 4 Hasil Foto Makro Cacat Porositas ................................................. 62
Gambar 4. 5 Histogram Hasil Density Variasi Cetakan ...................................... 64
Gambar 4. 6 Perbandingan Foto Mikro Pada Pembesaran 100x. (A) Variasi
Bentonit 2%. (B) Variasi Bentonit 4%. (C) Variasi Bentonit 6%. ..... 66
xvii
Gambar 4. 7 Perbandingan Foto Mikro Pada Pembesaran 200x. (A) Variasi
Bentonit 2%. (B) Variasi Bentonit 4%. (C) Variasi Bentonit 6%. ..... 67
Gambar 4. 8 Perbandingan Foto Mikro Pada Pembesaran 500x. (A) Variasi
Bentonit 2%. (B) Variasi Bentonit 4%. (C) Variasi Bentonit 6%. ..... 67
Gambar 4. 9 Posisi Titik Uji Kekerasan Pada Spesimen .................................... 68
Gambar 4. 10 Histogram Perbandingan Kekerasan Variasi Campuran Bentonit 69
Gambar 4. 11 Histogram Presentase Permeabilitas Bentonit ............................ 71
xviii
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1 Penyusutan Pola ............................................................................... 24
Tabel 2. 2 Bentuk Cacat Permukaan Kasar Dan Penyebabnya ......................... 29
Tabel 3. 1 Jumlah Spesimen Pengujian Produk Cor Almunium..........................57
Tabel 3.2 Jumlah Spesimen Pengujian Pasir Cetak...........................................56
Tabel 4. 1 Dimensi Produk Cor ..................................................................59
Tabel 4. 2 Hasil Presentase Penyusustan Variasi 2% Bentonit .......................... 60
Tabel 4. 3 Hasil Presentase Penyusutan Variasi 4% Bentonit............................ 60
Tabel 4. 4 Hasil Presentase Penyusutan Variasi 6% Bentonit............................ 60
Tabel 4. 5 Hasil Nilai Desity Variasi Campuran Bentonit .................................... 63
Tabel 4. 6 Hasil Uji Komposisi Kimia .................................................................. 65
Tabel 4. 7 Harga Kekerasan Vickers Pada Spesimen Bentonit 2% .................... 68
Tabel 4. 8 Harga Kekerasan Vickers Pada Spesimen Bentonit 4 % ................... 69
Tabel 4. 9 Harga Kekerasan Vickers pada Spesimen Bentonit 6 % ................... 69
Tabel 4. 10 Hasil Nilai Permeabilitas Variasi Bentonit Pada Pasir Cetak .......... 71
xix
DAFTARN LAMPIRAN
Laporan Hasil Pengujian Kekerasan Vickers
Laporan Hasil Pengujian Pasir Cetak
Laporan Hasil Pengujian Komposisi Kimia