TUGAS AKHIR

PROSES PEMBUATAN FLANGE DENGAN BAHAN

ALUMUNIUM (Al) MENGGUNAKAN VARIASI MEDIA

CETAKAN PASIR CO₂ DAN CETAKAN LOGAM

Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh:

DANANG WIDIYATMOKO

D200130068

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2018

ii

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Saya yang bertanda tangan di bawah ini,

Nama : Danang Widiyatmoko

NIM : D200130068

Jurusan : Teknik Mesin

Judul Tugas Akhir :“PROSES PEMBUATAN FLANGE DENGAN BAHAN

ALUMUNIUM (Al) MENGGUNAKAN VARIASI MEDIA

CETAKAN PASIR CO₂ DAN CETAKAN LOGAM”.

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa Tugas Akhir yang saya

serahkan ini benar-benar hasil karya saya sendiri dan bebas plagiat karya

orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu/ dikutip dalam naskah dan

disebutkan pada daftar pustaka. Apabila di kemudian hari terbukti Tugas

Akhir ini hasil plagiat, saya bertanggung jawab sepenuhnya dan bersedia

menerima sanksi sesuai peraturan uang berlaku.

Surakarta,Januari 2018

YangMenyatakan,

Danang Widiyatmoko

iii

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas Akhir yang berjudul “PROSES PEMBUATAN FLANGE DENGAN

BAHAN ALUMUNIUM (Al) MENGGUNAKAN VARIASI MEDIA

CETAKAN PASIR CO₂ DAN CETAKAN LOGAM”Disusun Sebagai

Syarat Untuk Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Pada Jurusan

Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkan oleh:

Nama : Danang Widiyatmoko

NIM :D200130068

Telah disetujui dan disahkan pada:

Hari : ......................

Tanggal : ......................

Mengetahui,

Pembimbing Tugas Akhir

Patna Partono, ST, MT

iv

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas Akhir berjudul “PROSES PEMBUATAN FLANGE DENGAN

BAHAN ALUMUNIUM (Al) MENGGUNAKAN VARIASI MEDIA

CETAKAN PASIR CO₂ DAN CETAKAN LOGAM”, telah dipertahankan di

hadapan Tim Penguji dan telah dinyatakan sah untuk memenuhi sebagian

syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Mesin,

Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Disusun oleh:

Nama : Danang Widiyatmoko

NIM :D200130068

Disahkan pada:

Hari : ......................

Tanggal : ......................

Tim Penguji :

Ketua :Patna Partono, ST, MT. (......................)

Anggota I :Ir. Masyrukan, MT. (......................)

Anggota II :Agus Yulianto, ST, MT. (......................)

Mengetahui,

Dekan, Ketua Jurusan,

Ir. Sri Sunarjono, MT. Ph. D. Ir. Subroto, MT.

v

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR

Nama : Patna Partono, ST, MT.

Pangkat/Jabatan : - IIIB/ Asisten Ahli

Kedudukan : Pembimbing Utama

Dengan ini :

memberikan Soal Tugas Akhir kepada Mahasiswa:

Nama : Danang Widiyatmoko

Nomor Induk : D200130068

NIRM : -

Jurusan/Semester : Teknik Mesin / Akhir

Judul/Topik :Proses Pembuatan Flange Dengan Bahan Alumunium

(Al) Menggunakan Variasi Media Cetakan Pasir CO₂ dan

Cetakan Logam

Rincian Soal/Tugas :Proses Pembuatan Flange Dengan Bahan Alumunium

(Al) Menggunakan Variasi Media Cetakan Pasir CO₂ dan

Cetakan Logam

Demikian soal tugas akhir ini dibuat untuk dapat dilaksanakan sebagaimana

mestinya.

Surakarta,10 September 2017

Pembimbing

Patna Partono, ST, MT

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

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)

“Allah akan meninggikan derajat orang-orang yang beriman

diantaramu dan orang-orang yang berilmu pengetahuan”.

(#Q.S. Al-Mujadalah : 11)

“Yang terus membuatku berkembang adalah tujuan hidupku”.

(penulis)

“Meraih sebuah kesuksesan itu mudah, tapi jangan di permudah”.

(penulis)

“Orang sukses itu kelebihan satu cara, sedangkan orang gagal itu

kelebihan satu alasan”.

(penulis)

vii

PERSEMBAHAN

Sebagai ungkapan rasa syukur dan terimakasih, dengan kerendahan

hati Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada:

1. Kedua Orang Tua Tercinta (Bapak Suradi Mulyo Raharjo& Ibu

Sumirah), yang telah mencurahkan kasih sayang, cinta, tenaga,

dukungan, dan do’a yang tulus untuk keberhasilan ananda. Hanya do’a

dan ucapan terima kasih yang bisa ananda berikan. Ananda berjanji

suatu hari nanti akan membuat bangga ibu dan bapak.

2. Sahabat-sahabatku Teknik Mesin angkatan 2013, terimakasih atas

persahabatan, kepedulian, keceriaan, dan semangat yang kalian

berikan.

3. Patna Partono, ST, MT, selaku Pembimbing yang telah memberikan

pengarahan, bimbingan, dan saran hingga Tugas Akhir ini dapat

terselesaikan.

4. Keluarga Laboratorium Teknik Mesin, yang telah memberikan

semangat dan bantuan selama penyusunan Tugas Akhir .

5. Teman-teman yang ada di Kos Anisa (Gumelar Aryo, Condro Prasojo,

Andri Arianata, danTotok Susanto), yang telah menemani dan memberi

masukan dalam penyelesaian pembuatan Flange.

6. Teman-Teman Seperjuangan mahasiswa bimbingan bapak Patna

Partono ST,MT danbapak Ir. Masyurkan, MT

viii

PROSES PEMBUATAN FLANGE DENGAN BAHAN ALUMUNIUM (Al)

MENGGUNAKAN VARIASI MEDIA CETAKAN PASIR CO₂ DAN

CETAKAN LOGAM

Abstrak

Pemilihan material cetakan dalam proses pengecoran akan

menghasilkan produk dengan sifat dan karakter bermacam - macam.

Sifat-sifat dari material tersebut akan sangat berpengaruh terhadap

kualitas produk cor. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui

pengaruh variasi cetakan terhadap porositas, penyusutan, density, nilai

kekerasan, komposisi kimia, struktur mikro material. Penelitian ini

menggunakan alumunium bekas atau rosok yang di remelting dalam

dapur induksi, variasi material cetakan yang digunakan ada 2 yaitu

cetakan pasir co₂ dan cetakan logam. Analisa data menunjukkan bahwa

nilai presentase penyusutanuntuk variasi cetakan pasir co₂sebesar

1,357%, sedangkan untuk variasi cetakan logam sebesar 2,904%. Hasil

penelitian penyusutan menunjukkan bahwa cetakan logam memiliki nilai

penyusutan paling tinggi dan untuk penyusutan terendah adalah cetakan

pasir co₂, dari hasil pengujian densitydidapatkan untuk variasi cetakan

pasir co₂ 1,94 gr/ml, dan cetakan logam sebesar 2,12 gr/ml. Dari hasil

pengujian portable hardness brinell didapatkan untuk variasicetakan pasir

co₂21,23 BHN dan cetakan logam sebesar 33,17 BHN. Dan untuk hasil

pengujian komposisi kimia terdapat beberapa unsur antara lain (Al)

98,46%, (Zn) 0,60%, (Fe) 0,38%, (Si) 0,18%, dan (Cu) 0,167%.

Kata Kunci :Alumunium (Al),material cetakan, porositas, density,

penyusutan, kekerasan, struktur mikro, komposisi kimia.

ix

PROSES PEMBUATAN FLANGE DENGAN BAHAN ALUMUNIUM (Al)

MENGGUNAKAN VARIASI MEDIA CETAKAN PASIR CO₂ DAN

CETAKAN LOGAM

Abstract

The selection of mold material in casting process will produce a

product with various properties and characters. The properties of the

material will very influential toward a quality of cast products. The purpose

of this research is for knowing the effect of mold variation to porosity,

shrinkage, hardness precentage, chemical composition, and material

micro structure.This research uses aluminum or wreckage are remelting in

induction kitchen, this process uses 2 variation of molds material, there are

Co₂ sand mold and metal mold.The data analysis shows about the

shrinkage percentage of various molds. The first is shrinkage percentage

of co₂sand molds variation, there is 1.357%, and the second is metal

molds variation, it has 2,904%. Based on the data, The result describe that

the the highest shrinkage percentage is metal mold and the lowest

shrinkage precentage is co₂ sand mold. On the other hand, the density

testing describe the result of this processes, in this case, co₂ sand mold

has 1,94 gr/ml and metal mold has 2,12 gr/ml. Nevertheless, from the

other testing, there is portable hardness brinell test, it can be seen that the

results of co₂ sand mold is 21.23 BHN and the metal mold is 33.17 BHN.

And for the chemical composition test, there are some elements such as

(Al) 98,46%, (Zn) 0,60%, (Fe) 0,38%, (Si) 0,18%, and (Cu) 0,167%.

Keywords: Aluminum (Al), portable hardness brinell,mold material,

hardness, porosity, shrinkage, micro structure, chemical compcosition

x

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb

Puji syukur Alhamdulillah atas kehadiran Allah SWT, atas segala

limpahan rahmat dan hidayah-Nya, semoga kita senantiasa dalam

lindungan-Nya. Shalawat serta salam senantiasa tercurahkan kepada

Rasulullah Muhammad SAW, yang kita jadikan suri tauladan dalam

kehidupan ini. Syukur Alhamdulillah penyusunan Tugas Akhir ini dapat

terselesaikan dengan baik.

Tugas Akhir berjudul “Pengaruh Ukuran Besar Butir Tembaga (Cu)

Terhadap Nilai Kekerasan, Keausan, Dan Koefisien Gesek Kampas Rem”,

dapat terealisasikan atas dukungan dari berbagai 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, sebagai Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Ir. Subroto, MT.selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin.

3. Patna Partono, ST, MT, selaku Pembimbing utama yang telah

memberikan pengarahan, bimbingan, dan saran hingga Tugas Akhir ini

dapat terselesaikan.

4. Ir. Bibit Sugito, MT, selaku pembimbing akademik yang selalu

memberikan masukan-masukan dan dorongan yang mendukung

kepada penulis.

5. Bapak/Ibu dosen Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan ilmu

yang bermanfaat, sehingga penulis dapat mencapai gelar sarjana S-1.

Semoga amal baik semua pihak yang membantu dalam

penyususnan Tugas Akhir ini mendapatkan imbalan dari Allah SWT.

xi

Penulis menyadari dalam penulisan Tugas Akhir ini masih banyak

kekurangan, meskipun telah berusaha untuk mendapatkan hasil yang

terbaik. Segala kritik dan saran yang membangun sangat penulis

harapkan. Semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi penulis pada

khususnya dan pembaca pada umumnya.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta, Januari 2018

Penulis,

Danang Widiyatmoko

D200130068

xii

DAFTAR ISI

Halaman Judul ................................................................................... i

Pernyataan........................................................................................... ii

Persetujuan ........................................................................................ iii

Pengesahan ........................................................................................ iv

Lembar Soal Tugas Akhir ................................................................... v

Motto ................................................................................................... vi

Persembahan .................................................................................... vii

Abstrak .............................................................................................. viii

Abstrac ............................................................................................... ix

Kata Pengantar .................................................................................... x

Daftar Isi ............................................................................................ xii

Daftar Gambar ................................................................................... xv

Daftar Tabel ..................................................................................... xviii

Daftar Simbol .................................................................................... xix

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Perumusan Masalah ............................................................. 3

1.3 Batasan Masalah .................................................................. 3

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

1.5 Manfaat Penelitian ................................................................ 4

1.6 Sistematika Penulisan ........................................................... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kajian Pustaka ..................................................................... 7

2.2 Landasan Teori .................................................................... 8

2.2.1 Proses Pengecoran ..................................................... 8

2.2.2 Alumunium ................................................................... 9

2.2.3 Paduan Alumunium .................................................... 10

2.2.4 Pembekuan Coran ..................................................... 13

2.2.5 Pembekuan Terarah .................................................. 14

xiii

2.2.6 Pola ............................................................................ 16

2.2.7 Sistem Saluran ........................................................... 17

2.2.8 Pasir Cetak ................................................................ 20

2.2.9 Cetakan Logam .......................................................... 22

2.2.10 Cetakan Pasir CO₂ ................................................... 23

2.2.11 Cacat Pada Coran ................................................... 23

2.3 Sifat Fisis Dan Sifat Mekanis .............................................. 28

2.3.1Komposisi Kima .......................................................... 28

2.3.2 Struktur Mikro............................................................. 29

2.3.3 Harga Kekerasan ....................................................... 30

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................... 33

3.2Tempat Penelitian ............................................................. 34

3.3 Alat Dan Bahan ............................................................... 34

3.3.1 Alat .......................................................................... 34

3.3.2 Bahan ...................................................................... 40

3.4 Prosedur Penelitian ......................................................... 44

3.4.1 Pembuatan Cetakan Pasir CO₂ ............................... 44

3.4.2 Pembuatan Cetakan Logam .................................... 50

3.4.3 Peleburan Logam .................................................... 51

3.4.4 Penuangan Logam Cair .......................................... 51

3.4.5 Pembongkaran Cetakan .......................................... 52

3.4.6 Pengujian Cacat Penyusutan .................................. 52

3.4.7 Pengujian Density ................................................... 53

3.4.8 Pengamatan Cacat Porositas .................................. 54

3.4.9 Pengamatan Struktur Mikro ..................................... 54

3.4.10 Pengujian Komposisi Kimia ................................... 55

3.4.11 Pengujian Kekerasan ............................................ 56

3.4.12 Analisa Data .......................................................... 57

3.4.13 Jumlah Spesimen Pengujian ................................. 58

xiv

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Perhitungan Perencanaan Sistem Saluran ...................... 59

4.1.1 Perhitungan Cetakan Atas ...................................... 59

4.1.2 Perhitungan Cetakan Bawah .................................. 62

4.2 Komposisi Kimia Hasil Produk Cor Alumunium ............... 65

4.2.1 Pembahasan Komposisi Kimia ................................ 65

4.3 Pengamatan Porositas .................................................... 66

4.3.1 Pembahasan Pengamatan Cacat Porositas ............ 67

4.4 Cacat Penyusutan ........................................................... 68

4.4.1 Pembahasan Cacat Penyusutan ............................. 70

4.5 Perhitungan Density ........................................................ 71

4.5.1 Pembahasan nilai density pada variasi cetakan ..... 72

4.6 Pengujian Kekerasan ...................................................... 73

4.6.1 Harga Kekerasan Brinell ......................................... 73

4.6.2 Pembahasan Pengujian Kekerasan Brinell ............. 75

4.7 Struktur Mikro .................................................................. 76

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ........................................................................ 77

5.2 Saran ................................................................................. 79

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Proses PembuatanBenda Coran ...................................... 9

Gambar 2.2 Diagram Fasa Al-Zn ........................................................ 12

Gambar 2.3Struktur Mikiro Pembukuan Coran ................................... 13

Gambar 2.4Sistem Saluran ................................................................. 17

Gambar 2.5Ukuran Basin (Cawan Tuang) .......................................... 18

Gambar 2.6Sprue Runcing ................................................................. 18

Gambar 2.7Penampang Saluran Pengalir .......................................... 19

Gambar 2.8 Bentuk Panampang Saluran Masuk ................................ 20

Gambar 2.9Cacat Porositas Pada Penampang Potong Produk Cor ... 25

Gambar 2.10Bentuk Cacat Shrinkage ............................................... 26

Gambar 2.11Cacat Salah Alir ............................................................. 27

Gambar 2.12 Cacat Retakan .............................................................. 28

Gambar 2.13Proses Pengamatan Struktur Mikro ............................... 29

Gambar 2.14 Prinsip Uji Kekerasan Brinell ........................................ 31

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................... 33

Gambar 3.2 Cangkul ........................................................................... 34

Gambar 3.3 Penumbuk ....................................................................... 34

Gambar 3.4 Tabung Silinder ............................................................... 35

Gambar 3.5 Lanset ............................................................................. 35

Gambar 3.6 Water Sprayer ................................................................. 35

Gambar 3.7 Ladel ............................................................................... 36

Gambar 3.8 Saringan ......................................................................... 36

xvi

Gambar 3.9Dapur Peleburan .............................................................. 36

Gambar 3.10Kowi ............................................................................... 37

Gambar 3.11Baskom .......................................................................... 37

Gambar 3.12Linggis ............................................................................ 37

Gambar 3.13Pemanas Cetakan .......................................................... 38

Gambar 3.14Gergaji Besi .................................................................... 38

Gambar 3.15 Digital Caliper ................................................................ 39

Gambar 3.16 Infrared Thermometer ................................................... 39

Gambar 3.17 Alat Uji Spektrometer .................................................... 39

Gambar 3.18 Alat Uji Kekerasan Rockwell ......................................... 40

Gambar 3.19 Mikroskop Metalografi ................................................... 40

Gambar 3.20 Alumunium Bekas ......................................................... 40

Gambar 3.21 Kerangka Cetakan ........................................................ 41

Gambar 3.22 Pasir Silika .................................................................... 41

Gambar 3.23 Cetakan Logam ............................................................ 41

Gambar 3.24 Calsium Carbonate ....................................................... 42

Gambar 3.25 Water Glass .................................................................. 42

Gambar 3.26 Gas CO₂ ........................................................................ 43

Gambar 3.27 Mesin Pengaduk ........................................................... 43

Gambar 3.28 Aliran Proses Pembuatan Coran .................................. 44

Gambar 3.29 Persiapan Cetakan ........................................................ 44

Gambar 3.30 Pengaduk Pasir Silika dan Water Glass ........................ 45

Gambar 3.31 Pengisian cetakan Pasir CO₂ ........................................ 45

xvii

Gambar 3.32 Meratakan Permukaan .................................................. 46

Gambar 3.33 Melapisi Bagian Cetakan .............................................. 46

Gambar 3.34 Mencabut Tabung Silider Sprue .................................... 47

Gambar 3.35 Membuat Saluran Gas Masuk ....................................... 47

Gambar 3.36 Memberi Gas CO₂ ......................................................... 48

Gambar 3.37 Mengambil Pola ............................................................ 48

Gambar 3.38 Membuat Saluran Gas CO₂ Cetakan Bawah ................ 49

Gambar 3.39 Membuat Ingate ............................................................ 49

Gambar 3.40 Pengolesan Cairan Gravit ............................................. 50

Gambar 3.41 Memanaskan Cetakan .................................................. 50

Gambar 3.42 Pengambilan Produk Hasil Coran ................................. 51

Gambar 3.43 Persiapan Dan Penuangan ........................................... 51

Gambar 3.44 Pembongkaran Cetakan ............................................... 52

Gambar 3.45 Posisi Awal Jarum Indikator .......................................... 57

Gambar 4.1 Hasil Foto Mikro Cacat Porositas .................................... 67

Gambar 4.2 Pola Flange ..................................................................... 68

Gambar 4.3 Histogram Hasil Penyusutan Variasi Cetakan ................. 70

Gambar 4.4 Histogram Hasil Density Variasi Cetakan ........................ 72

Gambar 4.5 Posisi Titik Kekerasan Spesimen .................................... 73

Gambar 4.6 Histogram Perbandingan Kekerasan Variasi Cetakan .... 75

Gambar 4.7 Perbandingan Foto Mikro Pembesaran 500x .................. 76

Gambar 4.8 Perbandingan Foto Mikro Pembesaran 1000x ................ 76

xviii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1Penggunaan Diameter Penetrator ...................................... 31

Tabel 2.2 Nilai Kekerasan Brinell ....................................................... 32

Tabel 2.3 Gaya Maksimal Parameter Penetrator ............................... 32

Tabel 3.1 Jumlah Spesimen Pengujian .............................................. 58

Tabel 4.1 Penyusutan Paduan Logam ............................................... 61

Tabel 4.2 Penyusutan Paduan Logam ............................................... 64

Tabel 4.3 Hasil Uji Komposisi Kimia .................................................. 65

Tabel 4.4 Dimensi Produk Cor ........................................................... 69

Tabel 4.5 Hasil Nilai Density Variasi Cetakan .................................... 72

Tabel 4.6 Harga Kekerasan Brinell Spesimen Cetakan Pasir CO₂ .... 74

Tabel 4.7 Harga Kekerasan Brinell Spesimen Cetakan Logam ......... 74

xix

DAFTAR SIMBOL

G = Berat benda cor (kg)

= Massa jenis logam (kg/m3)

t = Waktu cor (detik)

h = Tinggi (cm)

n = Jumlah saluran masuk

d = Diameter (cm)

Asm = Luas penampang saluran masuk (mm)

Astr = Luas penampang saluran terak (mm)

Astur = Luas penampang saluran turun (mm)

= Besar hambatan aliran logam