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 : muhfebrian95@gmail.com

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 : muhfebrian95@gmail.com

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