skripsi - sinta.unud.ac.id awal.pdf · proses pembuatan pola cetakan menggunakan lostfoam yang...
TRANSCRIPT
SKRIPSI
PENGARUH TEMPERATUR PENUANGAN PADA
PROSES EVAPORATIVE CASTING TERHADAP
KEKUATAN TARIK DAN STRUKTUR MIKRO
ALUMUNIUM SILIKON (AL-7%SI)
Oleh :
KADEK AGENG NALIKA ADNYANA
NIM : 1104305052
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS UDAYANA
2016
iii
PENGARUH TEMPERATUR PENUANGAN PADA PROSES EVAPORATIVE
CASTING TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN STRUKTUR MIKRO
ALUMUNIUM SILIKON (AL-7%SI)
Oleh : Kadek Ageng Nalika Adnyana
Dosen Pembimbing : Dr.Ir. I Ketut Gede Sugita, MT
: AAIAS Komaladewi ST,MT
ABSTRAK
Evaporative Casting merupakan metode pengecoran logam dengan cara
menuangkan logam cair kedalam cetakan pasir dengan menggunakan polystirene
foam sebagai pola cetakan. Keberadaan lostfoam sangat mudah dibentuk untuk pola
yang variatif, murah, dan mudah didapat, selain itu metode pengecoran evaporative
/LFC (Lostfoam casting) sangat efektif sebagai pemanfaatan limbah lostfoam yang
sangat berlimpah pada lingkungan.
Penelitian ini metitik beratkan pada pengujian kekuatan tarik dan pengamatan
struktur mikro pada material Al-7%Si dengan menggunakan standar ASTM E8 vol 3.
Proses pembuatan pola cetakan menggunakan lostfoam yang dibentuk dengan alat
potong yang dibuat dengan memanfaatkan aliran listrik yang dialirkan pada kawat
element sehingga menghasilkan panas untuk memotong lostfoam. Cairan logam yang
telah membeku kemudian melalui proses grinding dan machining sebagai proses
pembentukan spesimen. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan variasi
temperatur tuang 780ºC, 860ºC dan 950ºC.
Pengujian dilakukan untuk mengetahui karakteristik dari benda hasil coran
yang dapat berpengaruh berdasarkan dari variasi temperatur tuang yang berbeda
dengan pengujian kekuatan tarik dan pengamatan struktur mikro. Kekuatan tarik
secara umum menurun dengan meningkatnya suhu tuang. Berdasarkan hasil
pengujian tarik dan pengamatan struktur mikro didapatkan hasil temperatur tuang
maksimal adalah 780ºC dengan nilai kekuatan tarik 74,68 MPa.
Kata kunci : Evaporative casting , uji tarik,struktur mikro, temperatur tuang.
iv
EFFECT OF TEMPERATURE EVAPORATIVE CASTING PROCESS OF
TENSILE STRENGTH AND STRUCTURE OF ALUMINUM SILICON
MICRO ( AL - 7 % SI )
Author : Kadek Ageng Nalika Adnyana
Guidance : Dr.Ir. I Ketut Gede Sugita, MT
: AAIAS Komaladewi ST,MT
ABSTRACT
Evaporative Casting is a method of casting metal by pouring molten metal
into a sand mold by using polystyrene foam as a pattern mold. The existence of
highly malleable lostfoam for patterns varied, cheap and easy to obtain, besides the
casting method evaporative / LFC (Lostfoam casting) is very effective as waste
utilization lostfoam very abundant in the environment.
This study emphasis on testing the tensile strength and material
microstructure observation on Al-7% Si using the standard ASTM E8 vol 3. The
process of making molds using lostfoam pattern formed by the cutting tools made by
utilizing the electric current flow in the wire element so produce heat to cut lostfoam.
Liquid metal that has been frozen and then through the process of grinding and
machining as the process of specimens. This study was conducted using a
temperature variation castings 780ºC, 860ºC and 950ºC.
Tests conducted to determine the characteristics of objects that can affect
the results castings based on the temperature variation of different castings with
tensile strength test and microstructure observation. The tensile strength generally
decreases with increasing temperature castings. Based on the results of tensile test
and microstructure observation showed castings maximum temperature is 780ºC with
a value of 74.68 MPa tensile strength.
Keywords : Evaporative casting , tensile test , microstructure , temperature
castings .
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas
berkat dan rahmad-Nya maka penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan judul
“Pengaruh temperatur penuangan pada proses evaporative casting terhadap
kekuatan tarik dan struktur mikro alumunium silikon (Al-7%Si)”. Skripsi ini
merupakan salah satu syarat yang harus diselesaikan oleh mahasiswa untuk bisa
menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di jurusan Teknik Mesin.
Fakultas Teknik Universitas Udayana. Dalam penulisan skripsi ini penulis banyak
mendapatkan bantuan serta bimbingan dari beberapa pihak, maka melalui kesempatan
ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Bapak Dr.Ir. I Ketut Gede Sugita, MT selaku Ketua Jurusan Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana dan selaku Dosen
Pembimbing I.
2. Ibu AAIAS Komala Dewi ST,MT Selaku Dosen Pembimbing II.
3. Seluruh penguji yang bersangkutan.
4. Bapak Dewa Ngakan Ketut Putra Negara ST, MSc selaku dosen
pembimbing akademik.
5. Keluarga yang selalu mendukung dan membantu dalam perkuliahan
hingga penyusunan skripsi.
6. Kepada rekan – rekan dan semua pihak di Jurusan Teknik Mesin, yang
telah banyak membantu selama proses penulisan skripsi ini.
Dengan segala kerendahan hati, penulis menyadari skripsi ini jauh dari
kesempurnaan, maka dari itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat
membangun dari berbagai pihak untuk dapat lebih menyempunakan skripsi ini.
Penulis mohon maaf apabila ada kekurangan atau kesalahan dalam penulisan skripsi
ini.
Bukit Jimbaran, Pebruari 2016
Penulis
vi
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................................
LEMBAR PESETUJUAN......................................................................................
ABSTRAK................................................................................................................
ABSTRACT................................................................................................................
KATA PENGANTAR.......................................................................................................
DAFTAR ISI.........................................................................................................................
DAFTAR GAMBAR...........................................................................................................
DAFTAR TABEL..................................................................................................................
BAB I PENDAHULUAN…………………………………………………………..
1.1 Latar Belakang .................................................................................................
1.2 Rumusan Masalah ..........................................................................................
1.3 Batasan Masalah .............................................................................................
1.4 Tujuan Penelitian ..........................................................................................
1.5 Manfaat Penelitian ........................................................................................
BAB II DASAR TEORI…………………………………………………………..
2.1 Pengecoran Lostfoam .............................................................................................
2.1.1 Pola Polystyrene Foam/Styrofoam ...........................................................
2.1.2 Pasir Cetak ..................................................................................................
2.1.3 Alumunium ..............................................................................................
2.1.4 Penuangan ..........................................................................................
2.1.5 Diagram Fase Alumunium Silikon......................................................
2.2 Proses Pengecoran Logam ...............................................................................
2.2.1 Pengecoran Lostfoam (evaporative casting)......................................
2.3 Uji Tarik.............................................................................................................
2.3.1 Tegangan-Regangan Teknis ...............................................................
2.3.2 Tegangan Teknis .......................................................................................
2.3.3 Tegangan-Regangan Sejati......................................................................
2.4 Pengamatan Struktur Mikro.......................................................................
2.5 Pengaruh temperatur tuang terhadap struktur mikro..............................
i
ii
iii
iv
vi
vii
viii
ix
1
1
3
3
3
4
5
5
6
7
8
9
10
10
11
13
13
14
15
17
17
vii
BAB III METODOLOGI PENELITIAN.......................................................................
3.1 Tempat Penelitian..............................................................................................
3.1.1 Tempat Penelitian........................................................................................
3.2 Variabel Penelitian.........................................................................................
3.3 Bahan dan Alat Penelitian....................................................................................
3.3.1 Bahan Penelitian......................................................................................
3.3.2 Alat Penelitian.........................................................................................
3.4 Pelaksanaan Penelitian..........................................................................................
3.4.1 Proses Pembuatan Pola Cetakan......................................................
3.4.2 Proses Pembuatan Spesimen (Proses Pengecoran) ..................................
3.4.3 Proses Pengujian Spesimen.....................................................................
3.5 Diagram Alir Penelitian.............................................................................
3.5.1 Analisa Data.....................................................................................
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN................................................................................
4.1 Data Hasil Coran Benda Uji Paduan Alumunium Silikon..................................
4.1.1 Hasil Coran Paduan Alumunium Silikon.......................................
4.1.2 Spesimen uji tarik sebelum pengujian.............................................
4.2 Hasil Perhitungan Uji Tarik..........................................................................
4.4.1 Kekuatan Tarik.....................................................................................39
4.4.2 Regangan............................................................................................
4.3 Data Struktur Makro Spesimen Uji Tarik Setelah Pengujian...............................
4.4 Pembahasan Gambar Struktur Makro.............................................................
4.5 Data struktur mikro spesimen uji tarik........................................................
4.6 Atlas Struktur Mikro Al Si...................................................................................
4.7 Pembahasan Gambar Struktur Mikro...............................................................
4.8 Pembahasan Pengaruh Temperatur Tuang Terhadap Pengujian...............
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.....................................................................
5.1 Kesimpulan......................................................................................................
5.2 Saran............................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA.......................................................................................................
LAMPIRAN...............................................................................................................
21
21
21
21
22
28
29
29
31
33
35
36
36
36
37
39
39
39
42
48
49
46
54
55
56
56
56
57
58
21
21
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Grafik 2.1 Diagram fasa Al-Si .......................................................................
Gambar 2.2 Tahapan pengecoran logam dengan cetakan pasir………….....................
Gambar 2.3 Kurva tegangan-regangan teknis..................................................................
Gambar 2.4 Perbandingan antara kurva tegangan regangan teknik Dengan kurva
tegangan regangan sejati..................................................................................
Gambar 2.5 Tipe strukturmikro hypoeutektik, eutektik, dan hypereutektik aluminium
silikon.(a). Komposisi hypoeutektik paduanA319 ,(b). Komposisi
eutektik paduan A339.(c)................................................................................
Gambar 2.29 Struktur mikro A356 pada temperatur tuang. (a. b.)Temperatur tuang
680oC (c. d.)Temperatur tuang 710
oC (e. f.)Temperatur tuang 740
oC
Gambar 1.2 Grafik hubungan antara temperatur tuang 680oC, 710
oC,
dan 740oC ...................................................................................................
Gambar 3.19 Cetakan Tiga Dimansi Penuh......................................................................
Gambar 3.20 Bagian Dalam Cetakan..............................................................................
Gambar 3.21 Benda uji kuat tarik paduan alumunium silikon sampel standar uji tarik
E8 ASTM volume 3....................................................................................
Gambar 4.1 Dimensi Spesimen Uji Tarik Paduan Alumunium Silikon Sampel Standar Uji
Tarik E8 ASTM volume 3..........................................................................
Gambar 4.2 Grafik Kekuatan Tarik Pada Temperatur 780oC,860
oC,950
oC....................
Gambar 4.3 Grafik Regangan pada temperatur 780oC,860
oC,950
oC...............................
Gambar 4.4 Grafik Hubungan Kekuatan Tarik Dan Regangan Alumunium Silikon.......
Gambar 4.5 Atlas Struktur Mikro Al Si............................................................................
10
12
15
16
17
18
29
29
34
37
47
48
48
53
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Sifat fisik alumunium.......................................................................................
Tabel 2.2 Sifat mekanik alumunium..................................................................................
Tabel 4.1 Hasil coran paduan alumunium silikon................................................................
Tabel 4.2 Data foto spesimen sebelum diuji tarik........................................................
Tabel 4.3 data awal uji tarik ASTM E8 volume 3...............................................................
Tabel 4.4 data pengujian tarik................................................................................................
Tabel 4.5 Beban Maximum (PMax)......................................................................................
Tabel 4.6 Hasil perhitungan tengangan tarik.......................................................................
Tabel 4.7 Hasil perhitungan regangan................................................................................
Tabel 4.3 Grafik hubungan kekuatan tarik dan regangan alumunium silikon.....................
Tabel 4.3 Data spesimen A1 dengan temperatur tuang 780oC setelah diuji tarik...............
Tabel 4.4 Data spesimen A2 dengan temperatur tuang 780oC setelah diuji tarik..................
Tabel 4.5 Data spesimen A3 dengan temperatur tuang 780oC setelah diuji tarik..................
Tabel 4.6 Data spesimen B1 dengan temperatur tuang 860oC setelah diuji tarik..................
Tabel 4.7 Data spesimen B2 dengan temperatur tuang 860oC setelah diuji tarik...................
Tabel 4.8 Data spesimen B3 dengan temperatur tuang 860oC setelah diuji tarik..................
Tabel 4.9 Data spesimen C1 dengan temperatur tuang 950oC setelah diuji tarik...................
Tabel 4.10 Data spesimen C2 dengan temperatur tuang 950oC setelah diuji tarik..............
Tabel 4.11 Data spesimen C3 dengan temperatur tuang 950oC setelah diuji tarik.................
Tabel 4.12 Tabel data struktur mikro spesimen A1 dengan temperatur tuang 780oC ........
Tabel 4.13 Tabel data struktur mikro spesimen A2 dengan temperatur tuang 780oC ............
Tabel 4.14 Tabel data struktur mikro spesimen A3 dengan temperatur tuang 780oC ...........
Tabel 4.15 Tabel data struktur mikro spesimen B1 dengan temperatur tuang 860oC .............
Tabel 4.16 Tabel data struktur mikro spesimen B2 dengan temperatur tuang 860oC ............
Tabel 4.17 Tabel data struktur mikro spesimen B3 dengan temperatur tuang 860oC ............
Tabel 4.18 Tabel data struktur mikro spesimen C1 dengan temperatur tuang 950oC ............
Tabel 4.19 Tabel data struktur mikro spesimen C2 dengan temperatur tuang 950oC ............
Tabel 4.20 Tabel data struktur mikro spesimen C3 dengan temperatur tuang 950oC ............
8
9
35
36
37
37
39
39
41
41
42
42
43
44
44
45
46
46
47
49
49
50
50
51
51
52
52
53