PENGARUH PUTARAN CETAKAN TERHADAP SIFAT MEKANIK BESI COR KELABU PADA PEMBUATAN SILINDER LINER MESIN OTOMOTIF DENGAN PENGECORAN SENTRIFUGAL MENDATAR

PENGARUH PUTARAN CETAKAN TERHADAP SIFAT MEKANIK BESI COR KELABU PADA PEMBUATAN SILINDER LINER MESIN OTOMOTIF DENGAN PENGECORAN SENTRIFUGAL MENDATAR

TESIS

Oleh HAPOSAN SITUNGKIR 067015010 /TM

PROGRAM MAGISTER TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

Universitas Sumatera Utara

PENGARUH PUTARAN CETAKAN TERHADAP SIFAT MEKANIK BESI COR KELABU PADA PEMBUATAN SILINDER LINER MESIN OTOMOTIF DENGAN PENGECORAN SENTRIFUGAL MENDATAR

TESIS

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Magister Teknik dalam Fakultas Teknik Mesin pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara

Oleh HAPOSAN SITUNGKIR 067015010 /TM

PROGRAM MAGISTER TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010


Judul Tesis

:

Nama Mahasiswa Nomor Pokok Program Studi

: : :

PENGARUH PUTARAN CETAKAN TERHADAP SIFAT MEKANIK BESI COR KELABU PADA PEMBUATAN SILINDER LINER MESIN OTOMOTIF DENGAN PENGECORAN SENTRIFUGAL MENDATAR Haposan Situngkir 067015010 /TM

Teknik Mesin

Menyetujui Komisi Pembimbing

(Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME) Ketua

(Ir.Alfian Hamsi, M.Sc) Anggota

Ketua Program Studi

(Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME)

(Ir. Batu Mahadi Siregar, MT) Anggota

Dekan

(Prof. Dr. Ir. Armansyah Ginting, M.Eng)

Tanggal lulus: 5 Februari 2010


Telah Diuji pada Tanggal: 5 Februari 2010

PANITIA PENGUJI TESIS

Ketua

: Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME

Anggota

: 1. Ir. Alfian Hamsi, M.Sc 2. Ir. Batu Mahadi Siregar, MT 3. Dr.–Ing. Ikhwansyah Isranuri 4. Ir. Syahrul Abda, M.Sc


ABSTRAK Pengecoran sentrifugal mendatar adalah salah satu proses pengecoran yang dapat digunakan untuk membuat coran yang berbentuk silinder berongga. Pengecoran dilakukan pada cetakan yang berputar sehingga logam cair ikut berputar sampai pembekuan terjadi, setelah itu coran dikeluarkan dari dalam cetakan. Dengan cara ini dihasilkan coran yang berbentuk tabung, oleh karena itu pengecoran sentrifugal sangat cocok digunakan untuk memproduksi silinder liner. Cetakan yang berputar menimbulkan gaya sentifugal yang mendesak logam cair pada cetakan. Gaya ini dapat mempengaruhi sifat mekanik coran seperti kuat tarik, kekerasan, dan strukturmikro. Silinder liner dibuat dari besi cor FC 300, berbentuk silinder berongga dengan ukuran diameter luar 105 mm, diameter dalam 60 mm, dan panjang = 165 mm. Variasi putaran dipilih sebanyak enam variasi yaitu n1 = 900 rpm, n2 = 1100 rpm, n3 = 1300 rpm, n4 = 1450 rpm, n5 = 1600 rpm, dan n6 = 1700 rpm. Untuk memperoleh data coran, dilakukan serangkaian pengujian berupa uji tarik, uji kekerasan dan uji metalograpi. Dari hasil pengujian tarik diperoleh bahwa semakin tinggi putaran cetakan semakin besar kuat tarik dari coran. Besarnya pertambahan kuat tarik rata-rata untuk setiap kenaikan putaran cetakan sebesar 100 rpm adalah 0,02 %. Kecenderungan yang sama juga terjadi pada pengujian kekerasan, semakin tinggi putaran cetakan semakin besar kekerasan coran, dimana kekerasan coran paling besar berada pada bagian diameter luar dan paling kecil berada pada bagian diameter dalam. Besarnya pertambahan kekerasan rata-rata untuk setiap kenaikan putaran cetakan sebesar 100 rpm adalah 0,045 %. Bentuk grafit yang terjadi pada coran di bagian diameter luar, tengah, dan dalam adalah bentuk serpih. Tipe grafit pada bagian diameter luar adalah dendritic dan pada bagian diameter dalam adalah serpih tersebar merata. Pada bagian diameter tengah terdapat dua tipe grafit yaitu pada putaran cetakan n1, n2, dan n3 adalah rosette dan pada putaran cetakan n4, n5, dan n6 adalah pemisahan antar dendritic. Ukuran grafit pada bagian diameter luar adalah ukuran 6 (panjang grafit (1/8–¼ inci), pada bagian diameter tengah adalah ukuran 5 (panjang grafit (1/4–1/2 inci) dan pada bagian diameter dalam adalah ukuran 4 (panjang grafit (1/2–1 inci). Kata kunci : silinder liner, putaran cetakan, pengecoran sentrifugal, sifat mekanik, besi cor kelabu.


ABSTRACT

The Horizontal centrifugal casting is one of the casting processes that can be used to manufacture a hollow cylindrical casting. The casting was carried out in a rotating mould so that the molten iron will be picked up and held firmly to the mould cavity till the solidification occurs, the mould and casting were then separated from each other. In this ways the casting product is in form of tubular so that the centrifugal casting suitable for use in manufacture of cylinder linear. The mould rotation generates the centrifugal force that exerts the molten iron on the mould cavity. This force may affect the mechanical properties of the casting such as tensile strength, hardness and microstructure. In this research, cylinder linear manufactured of FC 300, is in form of hollow cylinders with an outside diameter of 105 mm, inside diameter of 60 mm, and length of 165 mm. The mould rotation is selected in six variations: n1 = 900 rpm, n2 = 1100 rpm, n3 = 1300 rpm, n4 = 1450 rpm, n5 = 1600 rpm, and n6 = 1700 rpm. To obtain the data of the casting, a series of tests were conducted such as tensile test, hardness test and metallography test. The tensile test results showed that the higher the mould rotation the bigger tensile strength will produce. The increase in mould rotation of 100 rpm will increase the tensile strength of casting in amount of 0.02% in average. The same tendency also occurs in hardness test. The higher the mould rotation the greater hardness will result, where the hardness of casting maximum is in outside diameter and minimum is in inside diameter. The increase in mould rotation of 100 rpm will increase the hardness of casting in amount of 0.045% in average. The microstructure investigation showed that the form of graphite occurs in the casting in the outer diameter, the middle and the inner is the flake form. Type of graphite in the outer diameter is dendritic and in the inner diameter is flake uniform distribution. In the part of inner diameter of casting, there are two kinds of graphite, which is on mould rotation n1, n2, and n3 is rosette, while in mould rotation n4, n5, and n6 is interdendritic segregation. The size of the graphite in the outer diameter is the size of 6 (1/8-1/4 inch), in the middle diameter is the size of 5 (1/4-1/2 inch) and in the inside diameter is a size of 4 (1/2-1 inch). Keywords: cylinder linear, mould rotation, centrifugal casting, mechanical properties, gray cast iron.


RIWAYAT HIDUP

Indentitas Pribadi Nama Nip Pangkat dan golongan ruang Tempat dan tanggal lahir Instansi Alamat Status

: Haposan Situngkir : 090016086 : Penata Tk.I, III/d : Sipali-pali, 17 Juni 1958 : Baristand Industri Medan : Jl. Pintu Air IV Ling. X Medan Johor : Kawin

Riwayat Pendidikan Pendidikan Tahun lulus 1. SD Negeri Hutamanik, Sipalipali 1970 2. SMP Negeri Sumbul, Sumbul 1973 3. STM Pembina, Medan 1976 4. Fak. Teknik Univ. HKBP Nommensen, Medan Sarjana Muda Teknik Mesin 1983 5. Fak. Teknik Univ. HKBP Nommensen, Medan Sarjana Teknik Mesin 1993 6. Pendidikan S2 Sekolah Pascasarjana Program Studi Teknik Mesin USU, Medan 2010

Riwayat Pekerjaan Pangkat 1. CPNS 2. Pengatur muda Tk.I, II/b 3. Pengatur, II/c 4. Pengatur Tk.I, II/d 5. Penata Muda , III/a 6. Penata Muda Tk.I, III/b 7. Penata III/c 8. Penata Tk I, III/d

Jabatan

TMT 1985 1987 1989 1983 1996 2000 2003 2008

: Penyuluh Perindustrian 1989-2008 Perekayasa Industri 2008-sekarang


Pelatihan /Seminar/Lokakarya 1. 1993 Product Control Course, Quality Control Course, Metrology Course, DGS Mechelen, Belgium. 2. 1996 Pengecoran Aluminum, PT. Wijaya Karya Majalengka 3. 1996 Pengecoran Besi Tuang, PT.Bakrie Tosan Jaya Bekasi 4. 1996 Perancangan Tuangan, Polman-ITB Bandung 5. 1996 Teknologi Rotary Furnace, BBLM Bandung 6. 1997 Lokakarya Nasional Industri Pengecoran Logam, BBLM Bandung 7. 1998 Teknik Pengecoran Logam, Polman-ITB Bandung

Penelitian 1. 2002 2. 2003 3. 2004 4. 2005 5. 2008

Pembuatan Nozel untuk Peleburan Aluminum (Peneliti) Pembuatan Grinding Ball, dari bahan Cast Iron Alloys (Peneliti) Pembuatan Pompa Katup dari bahan Ductile Cast Iron (Kordinator) Pembuatan Bahan Roda Gigi dari bahan Aluminum Bronze Casting (Kordinator) Perancangan dan Pembuatan Centrifugal Casting Machine Kapasitas 25 Kg (Kordinator)

Pengalaman 1. 2001 – 2005

Konsultan bidang foundry di PT. Karya Deli Steelindo Medan

2. 2009 – sekarang Konsultan bidang foundry di PTPN IV, Dolok Ilir

Medan, 17 Juni 2010

Haposan Situngkir


KATA PENGANTAR Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat-Nya penulisan tesis ini dapat diselesaikan, yang merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Teknik pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara Medan. Tesis ini dibuat dalam bidang keahlian Manufaktur dengan judul: “Pengaruh Putaran Cetakan Terhadap Sifat Mekanik Besi Cor Kelabu Pada Pembuatan Silinder Liner Mesin Otomotif Dengan Pengecoran Sentrifugal Mendatar”. Penulisan tesis ini dapat terlaksana berkat bimbingan dan arahan berbagai pihak, terutama komisi pembimbing. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada: Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME (ketua), Ir. Alfian Hamsi, M.Sc, (anggota), Ir. Batu Mahadi Siregar, MT (anggota) selaku komisi pembimbing yang telah banyak memberikan

kesempatan dan arahan sehingga penulis dapat

melaksanakan pembuatan tesis ini. Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME dan Dr. Ing. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua dan Sekretaris Program Magister Teknik Mesin SPs-USU, Prof. Dr. Ir. Armansyah Ginting, M.Eng selaku dekan Fakkultas Teknik USU dan Prof. Dr. Ir. T. Chairul Nisa B., M.Sc selaku direktur Sekolah Pascarjana, yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan S2 pada Program Magister Teknik Mesin SPs-USU.


Seluruh dosen dan staf administrasi Program Magister Teknik Mesin SPsUSU yang telah banyak memberikan ilmu pengetahuan dan bantuan kepada penulis selama mengikuti pendidikan. Ir. Hotman Simamora selaku kepala Baristand Industri Medan yang terdahulu dan Ir. Mochamad Furqon, MM selaku kepala Baristand Industri Medan saat ini yang memberikan kesempatan kepada penulis mengikuti pendidikan S2 pada Program Magister Teknik Mesin SPs-USU. Ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya diucapkan kepada Lintong dan Aseng beserta staff, yang memberikan kesempatan kepada penulis untuk melakukan penelitian tesis di PT. Karya Deli Steelindo Medan. Demikian juga kepada Ir. Pander Sitindaon, Kepala Lab. Pengecoran Baristand Industri Medan dan Ismoyo, ST., MT, Staf pengajar UNJANI Bandung, penulis ucapkan terimakasih banyak atas dukungan yang diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan studi ini dengan baik. Istimewa kepada Marita Ernawati, Amd dan kedua anak tercinta, Edwin Mehator Situngkir, dan Reward Japarolih Situngkir yang telah banyak mengorbankan waktu dan kasih sayang mereka selama pendidikan dan penyelesaian tesis ini. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada rekanrekan mahasiswa MTM USU yang memberikan semangat dan dorongan kepada penulis, sehingga penulisan tesis ini dapat diselesaikan. Medan, 17 Juni 2010 Penulis, Haposan Situngkir


DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK ...................................................................................................................i RIWAYAT HIDUP ....................................................................................................iii KATA PENGANTAR .................................................................................................v DAFTAR ISI ............................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR.................................................................................................... ix DAFTAR TABEL .......................................................................................................x BAB 1 PENDAHULUAN ..........................................................................................1 1.1 Latar Belakang .......................................................................................1 1.2 Perumusan Masalah .................................................................................5 1.3 Tujuan Penelitian ....................................................................................6 1.3.1 Tujuan umum ................................................................................6 1.3.2 Tujuan khusus .............................................................................. 6 1.4 Manfaat Penelitian ..................................................................................7 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................8 2.1 Silinder Liner ........................................................................................ 8 2.2 Logam Cor .............................................................................................8 2.3 Klasifikasi Logam Cor . ........................................................................9 2.4 Proses Pembekuan Besi Cor Kelabu ...................................................... 12 2.4.1 Struktur mikro besi cor ................................................................. 17 2.4.2 Ukuran grafit ................................................................................ 22 2.4.3 Laju pendinginan ........................................................................... 25 2.5 Pengecoran Sentrifugal .......................................................................... 28 2.6 Jenis-Jenis Pengecoran Sentrifugal ........................................................ 31 2.6.1 Semi sentrifugal ............................................................................ 31 2.6.2 Centrifuging .................................................................................. 31 2.6.3 True centrifugal ........................................................................... 32 2.7 Kecepatan Putar Cetakan ....................................................................... 32 2.8 Metal Pickup .........................................................................................34 2.9 Cetakan Permanen .................................................................................. 35 2.10 Bahan Pelapis ......................................................................................... 36 2.11 Penuangan (pouring) .............................................................................. 36 2.12 Fluidity ................................................................................................37 2.13 Jenis-Jenis Cacat pada Pengecoran Sentrifugal .....................................38 2.14 Gaya Sentrifugal .................................................................................40


BAB 3 METODE PENELITIAN ........................................................................... 44 3.1 Tempat dan Waktu ........................................................................... 44 3.1.1 Tempat penelitian .................................................................... 44 3.1.2 Waktu pelaksanaan .................................................................. 44 3.2 Bahan, Peralatan dan Metode .............................................................. 44 3.2.1 Bahan ......................................................................................... 44 3.2.2 Peralatan .................................................................................... 46 3.2.3 Metode ....................................................................................... 50 3.2.3.1 Penentuan variasi putaran cetakan ................................ 50 3.2.3.2 Peleburan ...................................................................... 55 3.2.3.3 Pengecoran bahan silinder liner pada mesin sentrifugal .......................................................... 56 3.2.3.4 Prosedur pengoperasian mesin cetak sentrifugal ... 57 3.2.3.5 Pembuatan spesimen uji .............................................. 59 3.3 Pelaksanaan Penelitian ....................................................................... 4062 3.4 Variabel yang Diamati ........................................................................ 43 65 3.5 Teknik Pengukuran dan Analisa Data .................................................43. 65 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................. 45 66 4.1 Analisa Fluidity ..................................................................................... 69 4.2 Pengujian Tarik ................................................................................... 70 4.3 Pengujian Kekerasan .......................................................................... 75 4.4 Pengujian Metalograpi ....................................................................... 79 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................................6489 5.1 Kesimpulan ............................................................................................64 89 5.2 Saran .................................................................................................. 6590 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 91 LAMPIRAN


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Gambar 2.10 Gambar 2.11 Gambar 2.12 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar 4.12 Gambar 4.13 Gambar 4.14 Gambar 4.15

halaman Ilustrasi Struktur Pembekuan Logam ..................................................... 13 Diagram Kesetimbangan Besi-Karbon .................................................... 14 Struktur Perlit .......................................................................................... 16 Bentuk Grafit Pada Besi Cor ...............................................................18 Tipe Grafit Pada Besi Cor Kelabu ......................................................... 22 Standar Ukuran Grafit ............................................................................ 23 Standar Ukuran Grafit (lanjutan) ......................................................... 24 Pengaruh Ketebalan Coran Terhadap Kekerasan dan Struktur Mikro Besi Cor Kelabu ............................................................. 25 Pengaruh Laju Pendinginan Terhadap Grafit dan Struktur Mikro Besi Cor .................................................................................................27 Perubahan Volume Akibat Pembekuan ...............................................28 Titik P Diputar pada Sumbu O ..............................................................40 Vektor Kecepatan Berubah Akibat Perubahan Sudut δθ .....................41 Ilustrasi Perubahan Arah Vektor v2 .................................................... 42 Mesin Sentrifugal .................................................................................47 Sampel Uji ........................................................................................ 59 Posisi Pembuatan Spesimen Uji ..........................................................59 Bentuk Dan Ukuran Spesimen Uji Tarik ............................................... 60 Spesimen Uji Kekerasan ......................................................................61 Spesimen Uji Metalograpi .................................................................... 62 Diagram Alir Penelitian ................................................................... 64 Sampel Bahan Silinder Liner Hasil Penelitian ...................................... 67 Spesimen Uji Tarik ................................................................................ 70 Grafik Kuat Tarik Vs Putaran Cetakan .................................................... 71 Grafik Tegangan Vs Regangan ............................................................74 Spesimen Uji Kekerasan ................................................................... 75 Grafik Kekerasan Vs Putaran Cetakan ................................................. 76 Spesimen Uji Metalograpi ................................................................ 79 Foto Struktur Mikro Spesimen Uji Metalograpi 1, Tidak Dietsa .......... 82 Foto Struktur Mikro Spesimen Uji Metalograpi 2, Tidak Dietsa ......... 83 Foto Struktur Mikro Spesimen Uji Metalograpi 3, Tidak Dietsa ........... 83 Foto Struktur Mikro Spesimen Uji Metalograpi 4, Tidak Dietsa .......... 84 Foto Struktur Mikro Spesimen Uji Metalograpi 5, Tidak Dietsa .......... 83 Foto Struktur Mikro Spesimen Uji Metalograpi 6, Tidak Dietsa .......... 85 Foto Struktur Mikro Spesimen Uji Metalograpi 1, Dietsa ...................... 85 Foto Struktur Mikro Spesimen Uji Metalograpi 2, Dietsa ..................... 86


Gambar 4.16 Gambar 4.17 Gambar 4.18 Gambar 4.19

Foto Struktur Mikro Spesimen Uji Metalograpi 3, Dietsa Foto Struktur Mikro Spesimen Uji Metalograpi 4, Dietsa Foto Struktur Mikro Spesimen Uji Metalograpi 5, Dietsa Foto Struktur Mikro Spesimen Uji Metalograpi 6, Dietsa

.....................86 ...................... 86 ...................... 87 ....................87


DAFTAR TABEL Halaman Tabel 3.1 Daftar Peralatan .......................................................................................... 49 Tabel 3.2 Variasi Putaran ............................................................................................ 53 Tabel 3.3 Hasil Perhitungan Dari Pengaruh Perubahan Panjang Cetakan Terhadap Putaran Cetakan ........................................................................... 54 Tabel 3.4 Hasil Perhitungan Dari Pengaruh Perubahan Diameter Luar Cetakan Terhadap Putaran Cetakan .........................................................................55 Tabel 4.1 Data Hasil Pengamatan Sampel Uji ......................................................... 68 Tabel 4.2 Data Ukuran Sampel Uji .............................................................................. 69 Tabel 4.3 Data Hasil Uji Tarik ...................................................................................71 Tabel 4.4 Data Hasil Uji Kekerasan ............................................................................ 76 Tabel 4.5 Hasil Pengamatan Struktur Mikro ......................................................... 80 Tabel 4.6 Hasil Pengujian Tarik, Kekerasan dan Metalograpi ..................................... 88


PENGARUH PUTARAN CETAKAN TERHADAP SIFAT MEKANIK BESI COR KELABU PADA PEMBUATAN SILINDER LINER MESIN OTOMOTIF DENGAN PENGECORAN SENTRIFUGAL MENDATAR

Recommend Documents