PERENCANAAN SALURAN TURUN DAN

SALURAN MASUK SERTA PEMBUATAN GRINDING CYL

DENGAN MATERIAL BESI COR KELABU

MENGGUNAKAN CETAKAN PERMANEN

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I

pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Oleh :

MUHAMAD ENDY NUR ROHMAN

D 200 120 093

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2017

i

ii

iii

1

PERENCANAAN SALURAN TURUN DAN

SALURAN MASUK SERTA PEMBUATAN GRINDING CYL

DENGAN MATERIAL BESI COR KELABU

MENGGUNAKAN CETAKAN PERMANEN

Abstrak

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 mikro, kekerasan.

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

2

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.

1. PENDAHULUAN

1.1. LatarBelakang

Grinding cyl berfungsi hampir sama dengan grinding ball, namun grinding

ball hanya berfungsi sebagai penggiling atau penghancur material sedangkan

grinding cyl digunakan sebagai penggiling dan bahan tambahan dari material

yang digiling itu sendiri.

Pembuatan grinding cyl ini dimaksudkan untuk penunjang industri

pembuatan bata ringan, industri semen, industri keramik dan indusrti lain-lain

yang membutuhkan komponen ini.

Untuk mempermudah dan mempersingkat waktu dalam produksi maka

dibuatlah cetakan permanen yaitu cetakan yang dapat digunakan berulang-

ulang sehinnga dapat meningkatkan produksi grinding cyl ini.

Besi cor adalah jenis material yang sudah lama digunakan manusia untuk

menunjang kehidupan dalam bentuk peralatan rumah tangga, permesinan, alat

transpotasi. Didalam besi cor mengandung karbon, silicon, mangan, fosfor, dan

belerang. Unsur karbon dalam besi cor berupa sementit, karbon aktif, atau

grafit. Besi cor digolongkan dalam enam macam : besi cor kelabu, besi cor

3

tingkat tinggi, besi cor kelabu paduan, besi cor ber grafit bulat, besi cor mampu

tempa dan besi cor cil (Surdia dan Chijiwa, 1989).

1.2. Tujuan

1. Mengetahui perhitungan sistem saluran cetakan permanen.

2. Mengetahui komposisi kimia grinding cyl pada saat cair dan setelah

solid.

3. Meneliti Sifat Mekanis grinding cyl (Kekerasan).

4. Meneliti Struktur Micro grinding cyl.

5. Meniliti cacat permukaan grinding cyl.

1.3. BatasanMasalah

Adapunbatasandalampenelitianini, yaitu :

1. Material yang dipakai adalah besi cor kelabu di PT. Bonjor Jaya

Klaten.

2. Mengetahui laju pendinginan dan komposisi kimia pada saat material

cair menggunakan alat CE Meter.

3. Pengujian komposisi kimia menggunakan alat spektrometer .

4. pengujian kekerasan grinding cyl menggukan kekerasan rockwell .

5. Pengujian struktur micro dititik yang sama pada saat dilakukan uji

kekerasan .

6. Mengamati grinding cyl secara visual kasat mata.

2. METODE PENELITIAN

2.1. AlatdanBahan

Alat : Tanur Induksi, Cetakan Permanen , Frame, Pyrometer laser, Ladle,

Tang penjepit, ember, Pukul besi, Sekop,Uji Komposisi

spectrometer, Uji Kekerasan Rockwell, Mikroskop optic Olympus

metallurgical tester,CE meter.

Bahan : Arang, Solar, karbon, Cairan besi siap tuang, Resin, Katalis.

4

2.2. Diagram Alir Penelitian

Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

2.3. Tahapan Penelitian

a. Proses pencairan logam dilakukan di dalam tungku induksi pencairan

logam.

MULAI

Studi literatur dan menyiapkan alat

Melting besi cor dapur peleburan

Molding

Pelapisan karbon pada cetakan

Penuangan besi cor dalam cetakan

tapping CE Meter

Solidifikasi besi cor kelabu

Preparasi spesimen

Pengujian komposisi Pengujian kekerasan

Pengujian struktur mikro

Hasil dan kesimpulan

Analisa data

SELESAI

5

b. Sebelum penuangan pada cetakan, molding disiapkan untuk proses

pemanasan (preheating). Setelah itu dilakukan proses pelapisan karbon

pada cetakan dengan menggunakan karbon yang dicampur solar.

c. Melakukan proses penuangan besi cor cair ke dalam cetakan permanen.

d. Proses pelepasan produk (coran) dari cetakan.

e. Proses pendinginan udara bebas.

f. Setelah coran dingin dilakukan pemotongan dengan alat wire cut di

Politeknik ATMI Surakarta, pemilihan pemotongan dengan wire cut

bertujuan struktur kimia pada spesimen tidak berubah dan

menghasilkan potongan yang rapi. Selanjutnya potongan hasil coran

dimounting untuk proses pengujian.

g. Kemudian melakukan proses pengujian kekerasan menggunakan alat uji

kekerasan Rockwell, pengujian komposisi kimia dan pengujian struktur

mikro.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1. Hasil Penelitian Uji CE Meter

Gambar 2. Grafik Hasil Uji CE Meter

Pada hasil pengujian peleburan logam menggunakan CE meter

diperoleh temperatur awal saat dituang dalam cetakan 1221,60C, temperatur liquid

6

1122,10C bentuknya masih cair, temperatur solid 1120.0

0C dimana besi mulai

padat namun masih berwarna merah hingga temperatur akhir 10600C dimana besi

telah beku.

3.2. Sistem Saluran

Perbandingan luas penampang system saluran:

A stur: A ter: A sm = 1 : K : 1

Keterangan :

K : √

K :√

K : 3,1

n : jumlah saluran masuk

Ditentukan akan menggunakan 24 ingate jadi perbandingan system saluran

menjadi 3,1 : 1 : 1.

a. Saluran turun (Astu)

Astur

Penampang saluran turun

Dstu = √

= √

= 5,04 cm2

= 50,4 mm2

b. Saluran terak

Penampang saluran terak :

Astr =

m

=

. 0,03

= 0,147 cm² = 14,7 mm2

Astu4

7

c. Saluran masuk

10.Asm:

√ =

= 3,05cm

2

Asm =

= 0,30cm

2 = 3 mm

2

3.3. Hasil Coran

Hasil coran cetakan permanen pada penuangan pertama

Gambar 4.2. Hasil coran pertama.

Terdapat cacat pada Permukaan grinding cyl dikarenakan solar terbakar saat

coran dituang ke dalan cetakan sehingga menimbulkan rongga diantara

permukaan cetakan dan coran.

ht

G6.22A.n'A

p

smsm

8

Hasil coran cetakan permanen pada penuangan kedua

Gambar 4.3. Hasil coran kedua

Permukaan coran nempak lebih halus dibanding dengan gambar yang pertama

dikarenakan solar sudah hilang terbakar pada penuangan yang pertama sehingga

dalam proses penuangan berikutnya hanya tersisa lapisan carbon.

3.4. Pengujian Kekerasan

Gambar 3.Bagian yang di Uji Kekerasan (Rockwell)

BAWA

H

D

A

L

A

M C A

D

B

L

U

A

R

ATA

S

9

Tabel 4.1 Hasil pengujian kekerasan Rockwell.

No Lokasi Uji Hasil Kekerasan

(HRB)

HRB

( kgf )

1 A 91,27 100

2 B 90,03 100

3 C 96,66 100

4 D 92,28 100

Gambar 4.5.Diagram harga kekerasan

Dilihat dari hasil pengujian pada tabel di atas dapat diketahui kekerasan

yang beragam pada bagian A, B, C, dan D, didapat nilai kekerasan tertinggi berada

pada titik C sebesar 96.66 HRB dan nilai kekerasan terendah berada pada titik A

sebesar 91.27 HRB. Karena setiap titik atau bagian yang di uji mempunyai

kandungan karbon yang berbeda-beda. Semakin tinggi kandungan karbon maka

akan semakin tinggi tingkat kekerasannya serta mempengaruhi sifat fisis besi cor

kelabu.

3.5. Hasil dan pembahasan foto micro

Bagian yang diambil foto micro adala htitik dimana dilakukan uji kekerasan

Rockwell untuk melihat sifat fisis pada kekerasan tertentu.

A B C D

Diagram bagian 91,27 90,03 96,66 92,28

0

20

40

60

80

100

Ro

ckw

ell

(HR

B)

10

Foto microbagian A.

Gambar4.7.Hasil foto micro bagian A,B,C,D

Dengan Pembesaran 200x.

Dari hasil foto micro, Jika komposisi grafit lebih mendominasi maka besi

cor kelabu akan lebih lunak dan sebaliknya jika cementit lebih mendominasi maka

tingkat kekerasanya semakin meningkat. Dari bagian A,B,C,dan D yang paling

memdominasi cementit adalah pada bagian C mempunyai nilai kekerasa 96,66

HRB. Dan pada bagia B yang paling mendominasi grafitnya yang mempunyai nilai

kekerasan 90,03 HRB.

3.6. Komposisi Kimia

Dari hasil pengujian komposisi kimia spesimen besi cor kelabu diperoleh

hasil prosentase kandungan 20 unsur sebagai berikut:

Tabel 4.3 Hasil Pengujian Komposisi Kimia Bagian Atas.

No KandunganUnsur

Sampel Uji

Spesimen Uji

Bagian Atas Standart Deviasi

1

2

Fe 2

C

93.26

3.06

0.0907

0.0551

A

D C

B

cementit

grafit

cementit

cementit

cementit

grafit

cementit

cementit

cementit

cementit

grafit cementit

cementit

grafit

11

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Si

Mn 1

P

S

Cr 1

Mo

Ni 1

Al

B

Co

Cu

Mg

Nb

Pb

Sn

Ti

V

W

1.80

0.437

0.113

0.051

0.096

0.000

0.061

0.009

0.0018

0.000

0.105

0.006

0.034

0.0064

0.009

0.042

0.000

0.027

0.0391

0.0052

0.0026

0.0019

0.0040

0.0000

0.0001

0.0002

0.0001

0.0000

0.0078

0.0006

0.0002

0.0004

0.0007

0.0014

0.0000

0.0002

4. PENUTUP

Kesimpulan

1. Berdasarkan perhitungan perbandingan sistem saluran didapatkan hasil

penampang saluran turun 50,4 mm, penampang saluran terak 14,7 mm

dan penampang saluran masuk 3 mm.

2. Berdasarkan data hasil pengujian yang diperoleh dari CE meter

diperoleh komposisi kimia kandungan karbon sebesar 4.00%, silicon

sebesar 1.78% dan fospor sebesar 0%. Temperatur liquid 1122.10C,

temperatur solid 1120.0 0C dimana besi mulai padat tetapi masih

berwarna mera hingga temperatur akhir 10600C dimana besi telah

beku.

12

3. Dari hasil pengujian didapat nilai kekerasan pada titik A sebesar 91,27

HRB, B sebesar 90,03 HRB, C sebesar 96,66 HRB dan D 92,28 HRB.

4. Pada pengujian komposisi kimia di dapat 20 unsur kandungan yang

berbeda dan dapat diketahui jenis besi cor kelabu FC 150 karena

terdapat kandungan C sebesar 3,06% dan Si sebesar 1.80%.

5. Dari bagian A,B,C,dan D yang paling memdominasi cementit adalah

pada bagian C mempunyai nilai kekerasa 96,66 HRB. Dan pada bagia

B yang paling mendominasi grafitnya yang mempunyai nilai kekerasan

90,03 HRB.

6. Berdasarkan hasil bercobaan penuangan coran kedalam cetakan

permanen, didapatkan hasil permukaan coran yang kedua lebih bagus

dari pada permukaan coran yang pertama.

Saran

Dalam penelitian selanjutnya, penulis mempunyai beberapa saran yang

dapat digunakan untuk proses pengembangan dan pembuatan besi cor

kelabu pada cetakan permanen untuk pengembangan tapping awal, yaitu:

1. Melakukan study literatur tentang teknik pengecoran sebagai referensi

pendukung.

2. Memperhatikan persiapan alat dan bahan guna mendapatkan waktu

yang tepat dan hasil yang baik.

3. Saat proses penelitian berjalan koordinasi dalam tim sangatlah penting

baik dalam pembuatan dokumentasi, pembuatan spesimen, dan proses

pengujian spesimen, guna mendapatkan data yang akurat.

4. Memperhatikan tingkat kekerasan pada setiap titik yang di uji, karena

penelitian ini berkosentrasi pada analisa kekerasan, begitu juga untuk

pengujian yang lainnya.

5. Melakukan pengujian lebih dari satu kali atau berulang, guna untuk

mendapatkan hasil yang lebih valid.

13

PERSANTUNAN

Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas

berkat dan rahmat-NYA sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat

terselesaikan.

Tugas Akhir berjudul “Perencanaan saluran masuk dan saluran turun

serta pembuatan grinding cyl dengan material besi cor kelabu

menggunakan cetakan permanen” dapat terselesaikan atas dukungan dari

beberapa pihak.Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala

ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terimakasih dan

penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:

1. Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D., Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

2. Tri Widodo Besar Riyadi, ST., MSc., Ph.D., Ketua Jurusan Teknik

Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Agus Yulianto, ST, MT. Dosen pembimbing yang banyak memberikan

ilmu, waktu, dorongan serta arahan dalam proses bimbingan sehingga

penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhirini.

4. Supriyono, ST, MT, Ph.D. Dosen Pembimbing Akademik yang telah

memberikan arahan, bimbingan serta motivasi selama masa kuliah.

5. Semua pihak yang telah membantu semoga Allah SWT membalas

kebaikan kita semua.

DaftarPusataka

bdan Syakura 20 “Proses Pengecoran Vakum dan Mikrostruktur Paduan”,

Skripsi S-1, Universitas Indonesia, Depok.

Akbari M, Buhl S, Leinenbach C, Spoleak R, Wagener K. Sebagian besar

komponen otomotif sangat tergantung pada fenomena pembekuan.

Amanto, Hari, dan Daryanto. 1999. Ilmu Bahan, Jakarta: PT. Bumi Aksara.

14

ndre Nainggolan “Sejarah Pengecoran Logam” 2 Oktober 20

http://tugasmechanicalenginering.blogspot.com/2011/10/sejarah-

pengecoran-logam.html 02 Juni 2016./ 19:46

Arostead BH. Teknologi Mekanik Jilid 1 / Oleh : B.H Aorstead, Philip F.

Ostwald, Myron L. Begeman : Contoh Contoh Gambar Mikro.

ASM, Metals Handbook Volume 4 Forming, ASM Handbook

Committe,America1991.

De Garmo, E. Paul, 1981. Material and Processes In Manufacturing, edisi

keempat, Erlangga, Jakarta.

Dieter, G. E dan Sriati Djaprie, 1993, Metalurgi Mekanik, Jilid 1, Edisi Ketiga,

PT. Erlangga, Jakarta.

Doru M. Stefanescu The Ohio State University, Colombus, Ohio, USA2005.

Dunia Erie “Be i Cor Kelabu” July 20 0

http://mantantukanginsinyur.blogspot.co.id/2010/07/19/besi-cor-

kelabu.html 14 Juli 2016./ 17:03

Muryanto 20 “Pengaruh Quench Dan Tempering Terhadap Sifat Fisis Dan

Mekanis Baja Hadfield Hasil Pengecoran PT. Baja Kurnia”, TugasAkhir

S-1, UMS, Surakarta.

Nanda Chorul “Pengaruh Preheating” 5 Januari 2005

http://nandachoirul.blogspot.co.id/2014/10/proses-pengecoran-bagian-1-

gating-system.html 23 Juli 2016./ 19:22

Smallman, R.E. 1985. Modern Physical Metallurgy, fourth edition.

Stefane cu Doru M B Juli 2007 “Modeling Of Cast Iron Solidification” Tata

McGraw Hill, 7 West Patel Nagar, New Delhi 110 008.

Suherman.W, 1987. Pengetahuan Bahan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya.

Surdia, Tata. MS. Dan Saito, Shinroku. 1995. Pengetahuan Bahan Teknik.

Cetakan ke-3. PT. Prandnya Paramita, Jakarta.

Van Vlark, L. H. Dan Sriati Djaprie 1994, Ilmu dan Teknologi Bahan, Edisi

Kelima, PT. Erlangga, Jakarta.

Yudianto, 2009, Perancangan coran, Politeknik Manufaktur Bandung, Bandung.