TUGAS AKHIR
PENGARUH WAKTU PENDINGINAN LAMBAT PADA PROSES MALEABLIZING KOMPOSIT BESI COR WHISKER TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN KEKERASAN
Tugas Akhir ini disusun Untuk Memenuhi Sebagai Persyaratan Memperoleh Derajat Sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun : Bayu Seno Praeska Mukti Nim : D 200 070 054
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA Oktober 2015
ii
iii
iv
v
MOTO “Dan rendahkanlah dirimu terhadap keduanya dengan penuh kasih sayang dan ucapkanlah, “Wahai Tuhanku! Sayangilah kedua-nya sebagaimana mereka berdua telah mendidik aku pada waktu kecil”. (QS. Al-Isra’ 17:24) “Lelah, tersinggung, terhina, kekurangan, uang, tertimpa penyakit, dan masih begitu banyak lagi masalah yang akan membuat orang menjadi goyah, tapi kalau terkelola hatinya, subhanallaah, ia tetap akan punya nilai produktif. Banyak orang yang sangat sibuk memikirkan kecerdasannya, memikirkan kesehatan fisiknya, tapi sangat sedikit memikirkan kondisi hatinya. Kalaulah kita harus memilih, seharusnya kita banyak meluangkan waktu untuk memikirkan qolbu ini. Karena jika qolbu ini baik, yang lainnya pun menjadi baik, Insya Allah.” (AA Gym) “Ketika seseorang menghina kamu, itu adalah sebuah pujian bahwa selama ini mereka menghabiskan banyak waktu untuk memikirkan kamu, bahkan ketika kamu tidak memikirkan mereka”. - BJ Habibie “Keberhasilan adalah menghabiskan tangga-tangga kegagalan. Motivasi yang paling berpengaruh dalam kehidupan adalah motivasi yang ada dalam diri. Karena motivasi dalam diri akan lebih memberikan semangat dalam kehidupan. Maka motivasilah diri sendiri dari pada harus dimotivasi oleh orang lain namun tak ada pengaruhnya” (Bayu Seno Praeska Mukti)
vi
RINGKASAN Besi cor didefinisikan sebagai paduan besi yang memiliki kandungan kadar karbon lebih dari 1,7%. Umumnya kadar karbon ini berada pada kisaran antara 2,4 sampai 4 %. Selain karbon (c), besi cor juga mengandung unsur lain seperti silika (Si), mangan (Mg), fosfor (P), dan belerang (S). Setruktur yang terkandung pada besi cor adalah austenite, ledeburite dan cementite pada temperature 910 ℃ dan austenite ke pearlite pada temperature 760 ℃. Besi cor pada umumnya mangandung unsure silica antara 1 sampai 3 %. Dengan kandungan ini, silica mampu meningkatkan kekuatan besi cor melalui fase cair. Untuk pengecoran besi cor ini dengan merekayasa penambahan whiskers. Pada pelaksanaan penelitian dilakukan penambahan whisker 10% pada saat proses penuangan besi cor. diCV. Reka Cipta Tehnindo Perkasa, proses pendinginan penuangan dilakukan dengan pendinginan lamban yaitu diterapkan dinding cetakan direkayasa pada lapisan bagian luar cetak pasir cetak dilapis dengan batu bata merah dengan ketebalan 3, 6, dan 9cm. Dan waktu penahanan selama 2 jam, kemudian dibongkar dan didinginkan suhu ruang. Hasil uji komposisi kimia sebelum ditambah whiskers, prosentase Si 1,10 %, setelah ditambah, prosentase Si 1,34 %. Hasil yang diperoleh dari uji kekerasan dengan pelapisan dinding berturut-turut dengan ketebalan batu bata merah 3, 6, dan 9 cm adalah 46,964; 47,518; dan 48,284 HRC. Hasil uji pada ketebalan lapisan 3 cm ledeburite ke cementite prosentasinya lebih kecil, ketebalan lapisan cetak 6 cm ledeburite ke cementite semakin banyak dari lapisan cetak 3 cm, ketebalan lapisan cetak 9 cm ledeburite ke cementite paling banyak dibandingkan dengan lapisan cetak 3 dan 6 cm. Cementite yang terbentuk membentuk kelompok cementite yang dinamakan perlite. Perlite pada lapisan dengan ketebalan 3 cm bergerombol tidak teratur, sedangkan lapisan cetak 6 cm perlite akan tersusun rapi dari pada lapisan cetak 3 cm, dan lapisan cetak 9 cm perlite akan lebih teratur dari pada lapisan cetak 3 dan 6 cm. Kata kunci: besi cor CV. Reka Cipta Tehnindo Perkasa, abu sekam padi (whisker), pendinginan lamban, waktu penahanan, kekerasan.
vii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum. Wr. Wb. Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan peneliti ini dapat terselesaikan. Tugas akhir berjudul “PENGARUH WAKTU PENDINGINAN LAMBAT PADA PROSES MALEABLIZING KOMPOSIT BESI COR WHISKER TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN KEKERASAN”, dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keiklasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dang penghargaan yang sebesarbesarnya kepada: 1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D sebagai dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Bapak Tri Widodo Besar R, M.T., Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik
Mesin
Fakultas
Teknik
Universitas
Muhammadiyah
Surakarta. 3. Bapak Ir. Ngafwan, MT selaku dosen pembimbing I yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah. viii
4. Bapak Joko sedyono, ST, M.Eng, Ph.D selaku dosen pembimbing II yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah. 5. Bapak Agus Yulianto, ST., MT selaku sebagai dosen pembimbing dilapangan yang memberikan tempat penelitian tugas akhir dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah. 6. Dosen
Jurusan
Teknik
Mesin
Universitas
Muhammadiyah
Surakarta yang telah memberi ilmu pengetahuan kepada penulis selama mengikuti kegiatan kuliah. 7. Bapak dan Ibu tercinta yang setiap waktu selalu mendo’akan, memberikan semangat dan dorongan, serta terima kasih atas semua nasehat, bimbingan dan pengorbananmu selama ini sehingga penulis semangat untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini. Semua do’a dan kasih sayang tulus darimu akan selalu mengiringi langkahku, 8. Teman seperjuangan Wahyu, Prasetyo dan teman satu angkatan terima kasih atas bantuan dan atas segala duka dan suka selama penyelesaian Tugas Akhir ini. Semoga persaudaraan tetap terjaga sampai kapanpun. 9. Atika Lutfia Putri yang selalu memberi semangat dan motifasi selama pelaksanaan Tugas Akhir ini.
ix
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan penulis terima dengan senang hati. Wasalammu’alaikum. Wr. Wb. Surakarta,
Oktober 2015
Penulis
x
DAFTAR ISI Halaman Judul ........................................................................................
i
Pernyataan Keaslian Skripsi ...................................................................
ii
Halaman Persetujuan ............................................................................. iii Halaman Pengesahan ........................................................................... iv Lembar Soal Tugas Akhir .......................................................................
v
Lembar Moto ........................................................................................... vi Abstrak .................................................................................................... vii Kata Pengantar ....................................................................................... viii Daftar Isi ................................................................................................. xi Daftar Gambar ........................................................................................ xiii Daftar Tabel ............................................................................................ xvi Daftar Symbol ........................................................................................ xvii Daftar Lampiran .................................................................................... xviii
BAB I PENDAHULUAN 1.1.
Latar Belakang Masalah .................................................
1
1.2.
Perumusan Masalah .......................................................
3
1.3.
Batasan Masalah ............................................................
3
1.4.
Tujuan Penelitian ............................................................
4
1.5.
Manfaat Penelitian ..........................................................
4
1.6.
Sistematik Penulisan .......................................................
4
BAB II LANDASAN TEORI 2.1.
Tinjauan Pustaka .............................................................
6
2.2.
Landasan Teori ...............................................................
9
2.2.1. Klasifikasi Besi Cor ...............................................
9
2.2.2. Komposisi Kimia Besi Cor .....................................
14
2.2.3. Struktur Mikro Besi Cor .........................................
15
2.2.4. Pengaruh Kandungan Kimia Besi Cor ..................
21
2.2.5. Diagram Fasa .......................................................
23
xi
BAB III METODE PENELITIAN 3.1.
Diagra Alir Penelitian .......................................................
27
3.2.
Survei Lapangan dan Study Literature ............................
28
3.3.
Alat dan Bahan ................................................................
28
3.4.
Tempat Penelitian dan Pengujian Spesimen ...................
33
3.5.
Pembuatan Spesimen .....................................................
33
3.6.
Pengujian Spesimen ........................................................
37
3.6.1. Pengujian Kekerasan Rockwell ............................
37
3.6.2. Pengujian Komposisi Kimia ..................................
38
3.6.3. Pengujian Metalografi (Struktur Mikro) ..................
39
3.7.
Hasil Pengambilan Data ..................................................
40
3.8.
Pembahasan Analisa Data ..............................................
40
3.9.
Kesimpulan ......................................................................
41
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN 4.1.
4.2.
4.3.
Pengujian Komposisi Spektrometer .................................
41
4.1.1. Data Hasil Uji Komposisi .......................................
41
4.1.2. Pembahasan Hasil Uji Komposisi .........................
43
Pengujian Kekerasan ......................................................
44
4.2.1. Data Hasil Pengujian Kekerasan ..........................
46
4.2.2. Pembahasan Hasil Uji Kekerasan .........................
46
Pengujian Mikrografi ........................................................
48
4.3.1. Data Hasil Pengujian Mikografi .............................
49
4.3.2. Pembahasab Hasil Pengujian Mikrografi ..............
52
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.
KESIMPULAN .................................................................
57
5.2.
SARAN ............................................................................
58
DAVTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Setruktur Besi Cor Kelabu (ASM Handbook Vol 9, 1992)
10
Gambar 2.2 Struktur Besi Cor Nodular (ASM Handbook Vol 9, 1992) .
11
Gambar 2.3 Struktur Besi cor putih (ASM Handbook Vol 9, 1992) ......
12
Gambar 2.4 Strukur Besi Cor Mampu Tempa (ASM Handbook Vol 9, 1992) ................................................................................ 13 Gambar 2.5 Distibusi Grafit Besi Cor Kelabu (Surdia, Tata., 2000) .....
16
Gambar 2.6 Diagram Mauner (Surdia, Tata., 2000) .............................
21
Gambar 2.7 Diagram Fasa FeC ...........................................................
24
Gambar 3.1 Whisker ............................................................................
28
Gambar 3.2. Besi Yang Akan Di Lebur Dalam Tungku ........................
29
Gambar 3.3. Batu Bata Merah .............................................................
29
Gambar 3.4. Pola Cetakan Pasir .........................................................
29
Gambar 3.5. Dapur Kupola ..................................................................
30
Gambar 3.6. Ledel ...............................................................................
30
Gambar 3.7 Cill Test (cetakan untuk uji komposisi kimia) ....................
31
Gambar 3.8. Pasir ................................................................................
31
Gambar 3.9. Mesin Milling ...................................................................
31
Gambar 3.10. Nital, HNO3 Dicampur Dengan Alcohol ........................
32
Gambar 3.11. Foto Mikro .....................................................................
32
Gambar 3.12. Alat Uji Kekerasan Rockwell .........................................
32
xiii
Gambar 3.13. Alat Uji Komposisi Kimia Spektrometer .........................
33
Gambar 3.14 Pembakaran Abu Sekam Padi .......................................
34
Gambar 3.15 Proses Peleburan ...........................................................
34
Gambar 3.16 Pola Cetakan Dari Pasir .................................................
35
Gambar 3.17 Penuangan Besi Cor Cair Ke Ledel Yang Sebelumnya Sudah Diinokulasi Whisker ...........................................
35
Gambar 3.18 Penuangan Besi Cair Ke Dalam Cetakan Pasir Yang Suah Dilapisi Dengan Batu Bata Merah .......................
36
Gambar 3.19 Sampel Dari Hasil Pengecoran ......................................
36
Gambar 4.1. Sampel Uji Komposisi Kimia ...........................................
42
Gambar 4.2. Histogram Perbandingan Komposisi Kimia Besi Cor Murni Dengan Besi Cor Whisker .....................................
44
Gambar 4.3. Sampel Uji Kekerasan .....................................................
47
Gambar 4.4. Histogram Perbandingan Nilai Kekerasan Besi Cor Murnu
Dengan Besi Cor Whisker Yang Dilapisi Batu
Bata ................................................................................
48
Gambar 4.5. Foto Mikro Besi Cor Murni Tanpa Whisker Dan Lapisan Cetak ..............................................................................
50
Gambar 4.6. Foto Mikro Kode 1 Dengan Tebal Lapisan Cetak 3 cm ....
51
Gambar 4.7. Foto Mikro Kode 2 Dengan Tebal Lapisan Cetak 6 cm ...
52
Gambar 4.8. Foto Mikro Kode 3 Dengan Tebal Lapisan Cetak 9 cm ....
53
Gambar 4.9. Sampel Uji Komposisi ......................................................
54
Gamabar 4.10. Foto Mikro Perbandingan Pemnesaran 5x Telah Etsa
55
xiv
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Komposisi Kimia Besi Cor (Heine 1981) ..............................
15
Tabel 4.1 Data Hasil Uji Komposisi Besi Cor Murni .............................
41
Tabel 4.2 Data Hasil Uji Komposisi Besi Cor Whisker .........................
42
Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Kekerasan Tanpa Whisker ................
45
Tabel 4.4 Data Hasi Pengujian Kekerasan Ketebalan Lapisan Cetak 3 cm .......................................................................................
45
Tabel 4.5 Data Hasi Pengujian Kekerasan Ketebalan Lapisan Cetak 6 cm .......................................................................................
46
Tabel 4.6 Data Hasi Pengujian Kekerasan Ketebalan Lapisan Cetak 9 cm .......................................................................................
xv
46
DAFTAR SIMBOL Fe 2
= besi
C
= Karbon
Si
= Silikon
Mn 1
= Mangaan
P
= Pospor
S
= Sulfur
Cr 1
= Kromium
Mo
= Molibdenum
Ni 1
= Nikel
Al
= Alumunium
B
= Boron
Co
= Kobalt
Cu
= Tembaga
Mg
= Magnesium
Nb
= Niobium
Pb
= Timbal
Sn
= Timah
Ti
= Thallium
v
= Vanadium
W
= Tungsten
xvi
DAFTAR LAMPIRAN -
Hasil Laporan Pengujian Komp[osisi Kimia
-
Hasil Laporan Pengujian Kekerasan
-
Hasil laporan Pengujian Metalografi
xvii
