SKRIPSI TEKNIK PENGECORAN LOGAM

SKRIPSI TEKNIK PENGECORAN LOGAM PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SPROKET CONVEYOR YANG MEMPUNYAI DAYA 11 KW DAN PUTARAN 32 RPM DENGAN PROSES PENGECORAN LOGAM MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR Skripsi Yang Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

OLEH : RANTO REALDY SINAGA NIM 050421013

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

Universitas Sumatera Utara

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK MESIN MEDAN 2009 SKRIPSI

TEKNIK PENGECORAN LOGAM

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SPROKET CONVEYOR YANG MEMPUNYAI DAYA 11 KW DAN PUTARAN 32 RPM DENGAN PROSES PENGECORAN LOGAM MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR

OLEH : RANTO REALDY SINAGA NIM 050421013

Telah diperiksa dan diperbaiki dari hasil Sidang Periode ke-127 tanggal 30 Juni 2009

Dosen Pembimbing

Ir. Raskita S. Meliala NIP. 130 353 111


UNIVERSITAS SUMATERA UTARA PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK MESIN MEDAN 2009 SKRIPSI

TEKNIK PENGECORAN LOGAM

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SPROKET CONVEYOR YANG MEMPUNYAI DAYA 11 KW DAN PUTARAN 32 RPM DENGAN PROSES PENGECORAN LOGAM MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR

OLEH :

RANTO REALDY SINAGA NIM 050421013

Telah diperiksa dan diperbaiki dari hasil Sidang Periode ke-127 tanggal 30 Juni 2009

Dosen Penguji I

Dosen Penguji II

Ir. Isril Amir NIP. 130 517 501

Ir. Mulfi Hazwi, Msc NIP. 130 905 356


KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan baik. Skripsi ini adalah salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan Program Studi Strata-1 di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun Skripsi ini diambil dari mata kuliah Teknik Pengecoran Logam dengan judul Rancangan dan Pembuatan

Sproket Conveyor dengan Proses Pengecoran

Menggunakan Cetakan Pasir. Skripsi ini disusun berdasarkan survei dan data – data praktis dari lapangan serta melalui pembahasan dan studi literatur. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada : 1. Orang tua saya tercinta, Ir. Djisman Sinaga dan Tianggur Hutabalian yang telah membesarkan penulis, membimbing, memberikan kasih sayang, perhatian baik spiritual maupun material serta semangat yang begitu besar kepada penulis mulai awal kuliah hingga penyelesaian Skripsi ini. 2. Ibu Ir. Raskita S. Meliala yang telah meluangkan waktu dan pikiran serta kesabaran dalam membimbing dan mengajar penulis untuk menyelesaikan Skripsi ini. 3. Bapak Dr. Ing. Ikhwansyah Isranuri sebagai Ketua Departemen Teknik Mesin USU dan Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus, ST, MT. sebagai Sekretaris Departemen Teknik Mesin USU.


4. Seluruh Staff Pengajar di Departemen Teknik Mesin USU yang telah mengajar dan membimbing penulis selama perkuliahan. 5. Bapak Hartono dan Staff CV. Baja Pertiwi, yang telah memberikan tempat untuk survei Skripsi ini. 6. Bapak Ir. Pander Sitindaon, yang telah meluangkan waktu dan pikiran dalam membimbing pada saat survei Skripsi ini. 7. Seluruh rekan-rekan mahasiswa Departemen Teknik Mesin USU, khususnya Angkatan 2005 atas masukan dan bantuannya dalam menyelesaikan Skripsi ini. 8. Semua teman-teman saya, Riston Purba, Rikkon, Riston Aruan, Mastria, Reynold, Berenlit yang telah memberikan dukungan, semangat dan motivasi kepada penulis dalam menyelesaikan Skripsi ini.

Penulis sadar bahwa Skripsi ini masih belum sempurna dikarenakan keterbatasan penulis. Untuk itu penulis tetap mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun untuk kesempurnaan Skripsi ini. Akhir kata penulis berharap semoga Skripsi ini bermanfaat bagi siapa saja yang membaca, baik sebagai bahan masukan ataupun sebagai bahan perbandingan. Medan,

Mei 2009

Penulis

Ranto Realdy Sinaga NIM. 050421013

ii


DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TENIK U.S.U MEDAN

AGENDA: 214 /TS/2009 DITERIMA TGL.: / /2009 PARAF

:

TUGAS SARJANA

NAMA

: RANTO REALDY SINAGA

NIM

: 050421013

MATA PELAJARAN : TEKNIK PENGECORAN LOGAM SPESIFIKASI

: Perancangan

dan pembuatan sproket conveyor yang

mempunyai daya 11 kW dan putaran 32 rpm dengan proses pengecoran logam menggunakan cetakan pasir. Perancangan meliputi : 1. Perhitungan 2. Ukuran Pola 3. Gambar Cetakan

Diberikan Tgl. Selesai Tgl

: 12 / 03 / 2009 : 12 / 05 / 2009

Ketua Departemen Teknik Mesin,

Medan, 12 / 03 / 2009 Dosen Pembimbing,

Dr. Ing. Ikhwansyah Isranuri NIP. 132 018 668 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK U.S.U. MEDAN

Ir. Raskita S.Meliala NIP. 130 353 111


KARTU BIMBINGAN

TUGAS SARJANA MAHASISWA N0 :214 / TS / 2009

Sub. Program Studi Bidang Tugas Judul Tugas

Diberikan Tanggal Dosen Pembimbing

NO Tanggal

: Teknik Mesin : Pengecoran Logam : Perancangan dan pembuatan sproket conveyor yang mempunyai daya 11 kW dan putaran 32 rpm dengan proses pengecoran logam menggunakan cetakan pasir. : 12 Maret 2009 Selesai Tanggal : 12 Mei 2009 : Ir.Raskita S.Meliala Nama Mahasiswa : Ranto Realdy S NIM : 050421013 Tanda Tangan Dosen Pembimbing

Kegiatan Asistensi Bimbingan

1

12-03-2009

Pengambilan spesifikasi tugas

2

18-03-2009

Survei Studi

3

02-04-2009

Asistensi Bab I dan Bab II

4

27-04-2009

Lanjutkan dan perbaiki

5

30-04-2009

Asistensi Bab III lanjut Bab IV

6

30-04-2009

Lanjutkan Bab V

7

07-05-2009

Gambar

8

12-05-2009

Perbaiki Gambar

9

19-05-2009

Selesai, siap diseminarkan

CATATAN : 1. Kartu ini harus diperlihatkan kepada Dosen Pembimbing Setiap asistensi. 2. Kartu ini dijaga bersih dan rapi. 3. Kartu ini harus dikembalikan ke Departemen, bila Kegiatan asistensi telah selesai.

Diketahui Ketua Departemen Teknik Mesin FT. U.S.U

(Dr Ing. Ikhwansyah)

NIP. 132 018 668


DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR..................................................................................... i LEMBAR SPESIFIKASI TUGAS ................................................................ iii KARTU BIMBINGAN TUGAS AKHIR...................................................... iv EVALUASI SEMINAR .................................................................................. v DAFTAR ISI.................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR....................................................................................... xii DAFTAR TABEL ........................................................................................... xiii DAFTAR SIMBOL......................................................................................... xiv BAB I PENDAHULUAN................................................................................ 1 1.1 Latar belakang....................................................................................... 1 1.2 Maksud dan tujuan perencanaan........................................................... 2 1.3 Batasan masalah.................................................................................... 3 1.4 Sistematika penulisan............................................................................ 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................... 5 2.1 Pendahuluan.......................................................................................... 5 2.2 Diagram keseimbangan paduan dan TTT diagram............................... 7 2.2.1 Pernyataan dengan diagram keseimbangan ................................. 7 2.2.2 Proses pertumbuhan struktur besi cor .......................................... 9 2.2.3 Diagram waktu dan temperatur transformasi............................... 13 2.3 Sifat-sifat logam cair............................................................................. 16


2.3.1 Pembagian bahan coran ............................................................... 16 2.4 Baja cor ................................................................................................. 17 2.5 Baja paduan........................................................................................... 18 2.6 Struktur dan sifat-sifat baja cor............................................................. 20 2.6.1 Stuktur coran baja ........................................................................ 20 2.6.2 Sifat-sifat coran baja karbon ........................................................ 21 2.7 Struktur dan sifat-sifat baja cor khusus................................................. 22 2.7.1 Baja cor paduan rendah................................................................ 23 2.7.2 Baja cor tahan karat ..................................................................... 25 2.7.3 Struktur dan sifat-sifat dari baja cor tahan panas......................... 26 2.7.4 Struktur dan sifat-sifat dari baja cor mangan tinggi .................... 27 2.8 Pola ....................................................................................................... 27 2.8.1 Macam-macam pola..................................................................... 28 2.8.2 Penentuan penambahan penyusutan ............................................ 31 2.8.3 Telapak inti .................................................................................. 31 2.9 Rencana pengecoran ............................................................................. 33 2.9.1 Istilah-istilah dan fungsi dari sistem saluran................................ 33 2.9.2 Bentuk dan bagian-bagian sistem saluran.................................... 34 2.9.3 Penambah..................................................................................... 36 2.10 Pasir cetak ........................................................................................... 37 2.10.1 Syarat-syarat pasir cetak ............................................................ 37 2.10.2 Macam-macam pasir cetak ........................................................ 39 2.10.3 Susunan pasir cetak.................................................................... 40


2.11 Peleburan logam.................................................................................. 42 2.11.1 Dapur induksi............................................................................. 42 2.12 Penuangan logam cair ......................................................................... 44 2.13 Waktu Tuang....................................................................................... 46 BAB III PERENCANAAN SPROKET CONVEYOR ................................ 47 3.1 Pendahuluan.......................................................................................... 47 3.2 Daya yang dibutuhkan untuk memutar conveyor ................................. 49 3.3 Perencanaan poros sproket.................................................................... 49 3.4 Perencanaan pasak ................................................................................ 52 3.5 Perencanaan sproket conveyor.............................................................. 55 3.5.1 Diameter lingkaran jarak bagi (diameter pitch) ........................... 56 3.5.2 Diameter luar sproket................................................................... 56 3.5.3 Diameter naf................................................................................. 57 3.6 Tegangan yang terjadi pada sproket conveyor...................................... 58 3.7 Material untuk sproket conveyor .......................................................... 58 BAB IV PERENCANAAN CETAKAN ........................................................ 60 4.1 Pemilihan pola ...................................................................................... 60 4.2 Penentuan tambahan penyusutan .......................................................... 61 4.3 Ukuran pola........................................................................................... 61 4.4 Ukuran inti ............................................................................................ 63 4.4.1 Penyangga inti.............................................................................. 65 4.5 Sistem saluran ....................................................................................... 66 4.5.1 Saluran turun................................................................................ 66


4.5.2 Cawan tuang................................................................................. 69 4.5.3 Sistem pengalir............................................................................. 70 4.5.4 Saluran masuk.............................................................................. 70 4.6 Saluran penambah................................................................................. 71 4.6.1 Ukuran penambah ........................................................................ 73 4.7 Pemberat ............................................................................................... 75 4.8 Pembuatan cetakan pasir....................................................................... 76 BAB V PELEBURAN DAN PENUANGAN................................................. 78 5.1 Bahan baku sproket conveyor............................................................... 78 5.2 Peleburan logam.................................................................................... 79 5.3 Perhitungan metal cair .......................................................................... 80 5.4 Pengaruh unsur logam terhadap bahan ................................................. 82 5.5 Penuangan logam cair ........................................................................... 84 5.6 Kecepatan dan waktu penuangan.......................................................... 84 5.7 Pembongkaran coran............................................................................. 86 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN .................................................. 87 6.1 Kesimpulan ........................................................................................... 87 6.2 Saran ..................................................................................................... 90 DAFTAR PUSTAKA...................................................................................... 91 LAMPIRAN..................................................................................................... 92


DAFTAR GAMBAR

Hal Gambar 2.1

Jenis produk yang dihasilkan .................................................... 5

Gambar 2.2

Sproket conveyor ...................................................................... 6

Gambar 2.3

Penjelasan diagram keseimbangan dari paduan biner .............. 8

Gambar 2.4

Diagram keseimbangan besi-karbida besi ................................ 13

Gambar 2.5

Diagram waktu dan temperatur transformasi............................ 15

Gambar 2.6

Penggolongan bahan coran ....................................................... 17

Gambar 2.7

Baja cor karbon 0,2%, pembesaran 100 X................................ 20

Gambar 2.8

Baja cor karbon 0,8%, pembesaran 400 X................................ 20

Gambar 2.9

Pengaruh kandungan karbon dan perlakuan panas ................... 22

Gambar 2.10 Data pengujian tarik panas dari baja cor karbon....................... 22 Gambar 2.11 Kadar karbon dan kekerasan maksimum baja .......................... 24 Gambar 2.12 Pola tunggal .............................................................................. 28 Gambar 2.13 Pola belahan .............................................................................. 29 Gambar 2.14 Pola setengah ............................................................................ 29 Gambar 2.15 Pola belahan banyak ................................................................. 29 Gambar 2.16 Pola pelat pasangan................................................................... 30 Gambar 2.17 Pola pelat kup dan drag............................................................. 30 Gambar 2.18 Telapak inti bertumpu dua mendatar ........................................ 32 Gambar 2.19 Telapak inti beralas tegak ......................................................... 32


Gambar 2.20 Telapak inti tegak bertumpu dua .............................................. 32 Gambar 2.21 Telapak inti untuk penghalang (sebagian) ................................ 33 Gambar 2.22 Sistem pengisian ....................................................................... 34 Gambar 2.23 Ukuran cawan tuang ................................................................. 35 Gambar 2.24 Perpanjangan pengalir............................................................... 36 Gambar 2.25 Bentuk saluran masuk ............................................................... 36 Gambar 2.26 Penambah samping dan penambah atas.................................... 37 Gambar 2.27 Pasir silika (SiO 2 ) .................................................................... 40 Gambar 2.28 Beberapa inti yang sudah dipanaskan ....................................... 41 Gambar 2.29 Pengikat khusus inti (resin dan air kaca) .................................. 42 Gambar 2.30 Tanur induksi jenis krus............................................................ 44 Gambar 2.31 Ladel jenis penyumbat .............................................................. 45 Gambar 2.32 Temperatur penuangan yang disarankan .................................. 45 Gambar 3.1

Diagram alir proses kerja conveyor .......................................... 48

Gambar 3.2

Ukuran-ukuran sproket conveyor ............................................. 57

Gambar 4.1

Tambahan penyelesaian mesin untuk coran baja...................... 61

Gambar 4.2

Sproket conveyor yang dirancang............................................. 62

Gambar 4.3

Ukuran pola yang dirancang ..................................................... 64

Gambar 4.4

Saluran turun............................................................................. 68

Gambar 4.5

Cawan tuang.............................................................................. 69

Gambar 4.6

Sistem pengalir.......................................................................... 70

Gambar 4.7

Saluran masuk........................................................................... 71

Gambar 4.8

Hubungan antara tebal coran dan jarak isi dari penambah ....... 72


Gambar 4.9

Kurva Pellini ............................................................................. 73

Gambar 5.1

Hubungan antara waktu dan berat tuang baja cor..................... 85


DAFTAR TABEL

Hal Tabel 2.1

Tambahan penyusutan yang disarankan ................................... 31

Tabel 2.2

Temperatur penuangan untuk beberapa coran .......................... 38

Tabel 3.1

Baja karbon untuk kontruksi mesin dan baja batang yang defenisi dingin untuk poros .................................................................... 50

Tabel 3.2

Harga Kt .................................................................................... 51

Tabel 3.3

Dimensi standar rantai .............................................................. 55

Tabel 4.1

Ukuran dari saluran turun, pengalir dan saluran masuk untuk coran baja cor...................................................................................... 67

Tabel 5.1

Komposisi bahan sproket conveyor yang diinginkan ............... 78

Tabel 5.2

Komposisi pada metal cair........................................................ 81


DAFTAR SIMBOL SIMBOL

KETERANGAN

SATUAN

ds

Diameter poros

σut

Tegangan tarik besi cor kelabu

P motor

Daya motor listrik

kW

g

Percepatan gravitasi

m s2

p

Tekanan permukaan

Dp

Diameter lingkaran jarak bagi

mm

DK

Diameter luar sproket

mm

DB

Diameter naf

mm

pi

Jarak bagi rantai

mm

z

Jumlah gigi

-

T

Torsi

kgf. mm

σb

Tegangan tarik bahan

a

Tegangan geser yang diijinkan pada poros

k

Tegangan geser yang ditimbulkan pada pasak

mm kgf mm 2

kgf mm 2

kgf mm 2 kgf mm 2

kgf mm 2




ka

Tegangan geser yang diijinkan pada pasak

s

Tegangan geser pada sproket

Sf1

Faktor keamanan yang bergantung

kgf mm 2 kgf mm 2

-

pada jenis bahan Faktor keamanan yang bergantung

Sf2

-

pada jenis bahan t

Waktu tuang

det

V

Volume

m3

Wc

Berat cairan logam yang dituang

kgf

γ, 

Berat jenis baja cor

kgf m3

Winti

Berat inti

kgf



Berat jenis pasir

kgf m3

Ast

Luas saluran turun

mm2

dst

Diameter saluran turun

mm

hst

Tinggi saluran turun

mm

Asm

Luas saluran masuk

mm2

dsm

Diameter saluran masuk

mm

nsm

Jumlah saluran masuk

buah

Ap

Luas pengalir

mm2

A

Potongan pengalir

mm

sand


P

Panjang coran

mm

L

Lebar coran

mm

Tc

Tebal coran

mm

JP

Jarak pengisian

mm

np

Jumlah penambah

-

dp

Diameter penambah

mm

hp

Tinggi penambah

mm

xiii


SKRIPSI TEKNIK PENGECORAN LOGAM

Recommend Documents