UNIVERSITAS DIPONEGORO

UNIVERSITAS DIPONEGORO

PENGARUH PERLAKUAN PANAS DAN VARIASI TEMPERATUR PENUANGAN TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS MATERIAL SEPATU REM HASIL PENGECORAN HPDC

TUGAS AKHIR

AGUS TRI PRASETYO L2E 008 009

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN

SEMARANG AGUSTUS 2012

TUGAS AKHIR

Diberikan Kepada

: Nama : Agus Tri Prasetyo NIM

: L2E 008 009

Dosen Pembimbing

: Dr. Ir. A. P. Bayuseno, M.Sc

Jangka Waktu

: 6 Bulan

Judul

: Pengaruh Perlakuan Panas dan Variasi Temperatur Penuangan terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Material Sepatu Rem Hasil Pengecoran HPDC.

Isi Tugas

: Mengetahui dan menganalisis pengaruh perlakuan panas terhadap sifat fisis dan mekanis dari material ADC 12 hasil pengecoran HPDC yang digunakan pada sepatu rem sepeda motor meliputi bentuk butir, densitas dan porositas, struktur mikro, serta nilai kekerasan sehingga hasil analisa dapat dijadikan sebagai referensi pada suatu perusahaan pembuatan sepatu rem sepeda motor.

Semarang, 10 Agustus 2012

ii

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun yang dirujuk telah saya nyatakan dengan benar.

NAMA

: Agus Tri Prasetyo

NIM

: L2E 008 009

Tanda Tangan

:

Tanggal

: 10 Agustus 2012

iii

HALAMAN PENGESAHAN Skripsi ini diajukan oleh : NAMA

: Agus Tri Prasetyo

NIM

: L2E 008 009

Jurusan/Program Studi

: Teknik Mesin

Judul Skripsi

: Pengaruh

Perlakuan

Panas

dan

Variasi

Temperatur

Penuangan terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Material Sepatu Rem Hasil Pengecoran HPDC.

Telah berhasil dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan/Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro.

TIM PENGUJI

Pembimbing

: Dr. Ir. A.P Bayuseno, MSc

(

)

Penguji

: Dr. Ir. Eflita Yohana, MT

(

)

Penguji

: Dr. Jamari, ST, MT

(

)

Penguji

: Khoiri Rozi, ST, MT

(

)

Semarang, 10 Agustus 2012 Jurusan Teknik Mesin Ketua,

Dr. Sulardjaka, ST, MT NIP. 197104201998021001

iv

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademika Universitas Diponegoro, saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama NIM Jurusan/Program Studi Fakultas Jenis Karya

: AGUS TRI PRASETYO : L2E 008 009 : TEKNIK MESIN : TEKNIK : TUGAS AKHIR

demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Diponegoro Hak Bebas Royalti Noneksklusif (None-exclusive Royalty Free Right) atas karya ilmiah kami yang berjudul : PENGARUH PERLAKUAN PANAS DAN VARIASI TEMPERATUR PENUANGAN TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS MATERIAL SEPATU REM HASIL PENGECORAN HPDC beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti/Noneksklusif ini Universitas Diponegoro berhak menyimpan, mengalihmedia/formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat dan memublikasikan tugas akhir kami selama tetap mencantumkan nama kami sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta. Demikian pernyataan ini kami buat dengan sebenarnya. Dibuat di Pada Tanggal

: Semarang : 10 Agustus 2012

Yang menyatakan

Agus Tri Prasetyo NIM. L2E 008 009

v

MOTTO

“Pendidikan merupakan perlengkapan paling baik untuk hari tua” (Aristoteles) “Sabar dalam mengatasi kesulitan dan bertindak bijaksana dalam mengatasinya adalah sesuatu yang utama” “Kegagaln hanya terjadi bila kita menyerah” (Lessing)

Persembahan Tugas Akhir ini kupersembahkan kepada : Kedua orang tuaku, Ibu Atmini dan Bapak Tukadi yang telah memberikan kasih sayang serta dukungannya tanpa kenal lelah.

vi

ABSTRAK

Seiring bertambahnya populasi sepeda motor maka semakin bertambah pula kebutuhan suku cadang, salah satunya yaitu sepatu rem. Sepatu rem dibuat dengan material ADC12 melaui proses pengecoran.

HPDC (High Pressure Die Casting)

merupakan salah satu metode dalam proses pengecoran yang memiliki keunggulan dibandingkan dengan metode pengecoran yang lain. Namun masih terdapat beberapa kekurangan pada hasil pengecoran HPDC, sehingga pada penelitian ini dilakukan perlakuan panas untuk memperbaiki sifat mekanisnya. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan data nilai kekerasan, struktur mikro, dan porositas sehingga dapat dibandingkan sifat mekanis antara produk sepatu rem tanpa perlakuan panas dengan yang diberi perlakuan panas. Dalam penelitian ini, bahan baku ADC12 yang digunakan merupakan produk PT. Pinjaya Logam, Mojokerto. HPDC dilakukan pada tekanan konstan 7 MPa dan variasi temperatur penuangan 700oC, 750oC, dan 800oC.

Perlakuan panas yang

dilakukan yaitu age hardening dengan solution treatment 490oC selama 15 menit dan artificial aging 150oC selama 4 jam. Uji porositas dilakukan dengan menggunakan hukum Archimedes yaitu menimbang massa basah dan kering spesimen uji.

Uji

kekerasan menggunakan metode Rockwell dengan skala B, dan uji struktur mikro menggunakan mikroskop optik dengan perbesaran 1000X. Hasil uji porositas menunjukkan bahwa nilai porositas pada temperatur penuangan 700oC sebesar 13.10%, pada 750oC sebesar 11.37%, dan pada 800oC sebesar 11.09%.

Pada pengujian kekerasan didapatkan nilai kekerasan meningkat pada

temperatur penuangan 700oC yaitu dari 43.33 HRB sebelum perlakuan panas menjadi 46.39 HRB setelah perlakuan panas. Sedangkan pada temperatur penuangan 750oC dan 800oC terjadi penurunan nilai kekerasan berturut-turut yaitu dari 45.44 HRB menjadi 43.56 HRB dan dari 46.36 HRB menjadi 38.50 HRB.

Pada uji struktur mikro

didapatkan ukuran butir pada 700oC sebesar 0.0370mm2, pada 750oC sebesar 0.0445mm2, dan pada 800oC sebesar 0.0683mm2.

Kata Kunci: HPDC, ADC12, Porositas

vii

ABSTRACT

With increasing number of motorcycles also needs brake shoes. Brake shoes are made with material ADC12 through the casting process. HPDC (High Pressure Die Casting) is one of the methods in the casting process which has many advantages over other casting method. But there are still some disadvantages of producing lower mechanical properties, so that the heat treatment was conducted to improve the mechanical properties. This research aims to obtain value of hardness, microstructure, and porosity, so the mechanical properties can be compared between the brake shoe product with and without heat treatment. In this research, the raw material used ADC12 is a product of PT. Pinjaya Metals, Mojokerto. HPDC performed at a constant pressure of 7 MPa and variation of pouring temperature at 700°C, 750oC, and 800oC. The heat treatment process used is age hardening with solution treatment at 490oC for 15 minutes, then artificial aging at 150oC for 4 hours. Porosity test performed using the Archimedes law that use mass of wet and dry specimen. Hardness test using Rockwell method with the scale of B, and test the microstructure using an optical microscope with a magnification of 1000X. The results of porosity test show that the porosity at pouring temperature 700°C is 13.10%, at 750oC is 11.37% and at 800oC is 11.09%. On the hardness testing increased hardness values was obtained at pouring temperature 700°C is 43.33 HRB before heat treatment to HRB 46.39 HRB after heat treatment. While at pouring temperature 750oC and 800oC the hardness is decreased from 45.44 HRB to 43.56 HRB and from 46.36 HRB to 38.50 HRB. At test of microstructures obtained at 700°C the grain size is 0.0370mm2, at 750oC is 0.0445mm2, and at 800oC is 0.0683mm2.

Keywords: HPDC, ADC12, Porosity

viii

KATA PENGANTAR Alhamdulillahirobbil’alamin. Semoga puji syukur senantiasa penulis panjatkan kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta’ala yang tiada hentinya mencurahkan rahmat dan hidayahnya, sehingga dengan segala karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul ”Pengaruh Perlakuan Panas dan Variasi Temperatur Penuangan terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Material Sepatu Rem Hasil Pengecoran HPDC.” ini. Shalawat dan salam semoga selalu tercurah kepada panutan kita Rosulullah Muhammad SAW. Dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dan memberikan dorongan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, antara lain: 1. Dr. Ir. A. P. Bayuseno, M.Sc selaku dosen pembimbing, yang telah memberikan bimbingan, pengarahan, dan masukan-masukan kepada penulis untuk menyusun tugas akhir ini. 2. Teman seperjuangan Anggi Taufik Nugraha, Bayu Andriyawan, Haeckel Bayyan Amil Valerat, Kusumaning Rahardian Putri, dan Nasrudin Arif Chamdani yang selalu mendukung dan membantu dalam pelaksanaan tugas akhir maupun penyelesaikan laporan ini. 3. Bapak Sutadi selaku teknisi Laboratorium Proses Produksi Politeknik Negeri Semarang yang telah membantu dalam proses pembuatan dies. 4. Bapak Wahyu selaku teknisi Laboratorium Metalurgi Fisik Teknik Mesin Universitas Diponegoro yang telah membantu dapat proses pengujian karakterisasi.

Dengan penuh kerendahan hati, penyusun menyadari akan kekurangan dan keterbatasan pengetahuan yang penyusun miliki sehingga tentu saja penyusunan tugas akhir ini jauh dari sempurna, untuk itu penyusun mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari semua pihak demi kemajuan penulis untuk masa yang akan datang.

ix

Terakhir, dengan selesainya tugas akhir ini berarti selesai pula masa studi penulis di Teknik Mesin UNDIP. Semoga dapat memberikan manfaat bagi penulis dan juga kepada orang lain.

Semarang, Agustus 2012

Penulis

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................................... i HALAMAN TUGAS AKHIR ...................................................................................... ii HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ....................................................... iii HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................................... iv HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS .................................................................... v ABSTRAK ................................................................................................................... vii KATA PENGANTAR ................................................................................................... ix DAFTAR ISI ................................................................................................................. xi DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................................. xiv DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... xv DAFTAR TABEL .................................................................................................... xviii NOMENKLATUR ................................................................................................... xvix

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ........................................................................................... 1 1.2 Tujuan ........................................................................................................ 2 1.3 Batasan Masalah ........................................................................................ 2 1.4 Originalitas Penelitian ................................................................................. 2 1.5 Metode Penelitian ...................................................................................... 3 1.6 Sistematika Penulisan ................................................................................ 4

BAB II DASAR TEORI 2.1 Karakteristik Sepatu Rem .......................................................................... 5 2.2 Proses Pembuatan Sepatu Rem .................................................................. 6 2.2.1 Pengecoran Gravitasi ........................................................................ 6 2.2.2 High Pressure Die Casting (HPDC) ................................................ 9 2.3 Bahan Sepatu Rem ................................................................................... 10 2.3.1 Aluminium dan Paduannya ............................................................ 10

xi

2.4 Bahan Paduan Aluminium Al-Si ............................................................. 13 2.5 Heat Treatment (Perlakuan Panas) Pada Sepatu Rem ............................. 14 2.5.1 Age Hardening ............................................................................... 15 2.6 Struktur Mikro Aluminium ...................................................................... 21 2.6.1 Struktur Mikro Paduan Al-Si ......................................................... 22

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Diagram Alir Penelitian ........................................................................... 23 3.2 Peralatan yang Digunakan ....................................................................... 25 3.3 Persiapan Bahan ....................................................................................... 33 3.4 Proses Pembuatan Spesimen .................................................................... 34 3.5 Pengujian Spesimen ................................................................................. 38 3.5.1 Pengujian Porositas ........................................................................ 38 3.5.2 Pengujian Kekerasan ...................................................................... 40 3.5.3 Pengujian Struktur Mikro ............................................................... 41

BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1 Studi Karakterisasi Material ADC12 ....................................................... 43 4.1.1 Komposisi Material ADC12 ........................................................... 43 4.2 Identifikasi Hasil Pengecoran HPDC ADC12 Perlakuan Panas .............. 45 4.2.1 Pengaruh Temperatur Penuangan terhadap Porositas .................... 45 4.2.2 Hasil Pengujian Kekerasan ............................................................. 47 4.2.2.1 Hasil Pengujian Kekerasan ADC12 ................................... 47 4.2.2.1.1 Pembahasan

Hasil

Pengujian

Kekerasan

ADC12 tanpa Perlakuan Panas .......................... 48 4.2.2.1.2 Pembahasan

Hasil

Pengujian

Kekerasan

ADC12 Perlakuan Panas .................................... 50 4.2.2.1.3 Perbandingan

Hasil

Pengujian

Kekerasan

ADC12 Perlakuan Panas dan ADC12 tanpa Perlakuan Panas ................................................. 53 4.2.3 Hasil Pengujian Struktur Mikro ..................................................... 54

xii

4.2.3.1 Pembahasan Hasil Pengujian Struktur Mikro .................... 59 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan .............................................................................................. 59 5.2 Saran ........................................................................................................ 62

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................. 63 LAMPIRAN ................................................................................................................. 65

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

A. Gambar Teknik Dies ................................................................................................ 65 B. Perhitungan Densitas ................................................................................................ 66 C. Perhiutngan Porositas ............................................................................................... 69 D. Perhitungan Ukuran Butir ........................................................................................ 71

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Sepatu Rem ......................................................................................... 5

Gambar 2.2

Letak Sepatu Rem pada Komponen Rem Tromol .............................. 6

Gambar 2.3

Metode Pengecoran Gravitasi ............................................................. 7

Gambar 2.4

Tampilan Skematis Pengecoran HPDC ............................................... 9

Gambar 2.5

Diagram Fasa Al-Si ........................................................................... 13

Gambar 2.6

Urutan Perubahan Fasa pada Proses Artificial Aging ....................... 17

Gambar 2.7

(a) Supersaturated Solute Solution, (b) Fasa θ” Mulai Terbentuk Precipitate (Al-Cu), (c) Fasa Keseimbangan θ Al-Cu ...................... 19

Gambar 2.8

Hubungan antara Lamanya Waktu (Aging) dengan Kekuatan dan Kekerasan Paduan Aluminium ......................................................... 20

Gambar 2.9

Struktur Mikro Aluminium ............................................................... 21

Gambar 2.10

Struktur Mikro Al-Si ......................................................................... 21

Gambar 3.1

Diagram Alir Penelitian .................................................................... 24

Gambar 3.2

Gergaji Mesin ................................................................................... 26

Gambar 3.3

(a) Tungku Krusibel dan (b) Burner ................................................. 26

Gambar 3.4

Kowi ................................................................................................. 27

Gambar 3.5

Blower ............................................................................................... 27

Gambar 3.6

Mesin HPDC ..................................................................................... 28

Gambar 3.7

Cetakan Sepatu Rem ......................................................................... 28

Gambar 3.8

Furnace Chamber ............................................................................. 29

Gambar 3.9

Timbangan Digital ............................................................................ 30

Gambar 3.10

Gergaji Tangan ................................................................................. 30

Gambar 3.11

(a) Thermocouple dan (b) Display ..................................................... 31

Gambar 3.12

(a) Mesin Amplas dan (b) Mesin Poles ............................................ 31

Gambar 3.13

Rockwell Hardness Tester ................................................................ 32

Gambar 3.14

(a) Mikroskop Optik dan (b) Kamera ............................................... 32

Gambar 3.15

Vernier Caliper ................................................................................. 33

Gambar 3.16

ADC12 Batangan .............................................................................. 33

Gambar 3.17

Proses Pemotongan ADC12 Batangan ............................................. 34

xv

Gambar 3.18

Penimbangan Potongan ADC12 ....................................................... 34

Gambar 3.19

Proses Peleburan Menggunakan Tungku Krusibel ........................... 35

Gambar 3.20

Pengukuran Temperatur Penuangan .................................................. 36

Gambar 3.21

Proses Penuangan ke Cetakan HPDC ................................................ 36

Gambar 3.22

Spesimen Hasil Pengecoran ............................................................... 36

Gambar 3.23

Proses Pemotongan Spesimen .......................................................... 37

Gambar 3.24

(a) Proses Solution Heat Treatment, (b) Proses Quenching, (c) Proses Age Hardening, dan (d) Proses Pendinginan ................... 38

Gambar 3.25

Titik Pengujian Kekerasan ................................................................ 41

Gambar 3.26

Pengujian Kekerasan ........................................................................ 41

Gambar 3.27

Proses Polishing ................................................................................ 42

Gambar 3.28

Pemberian Etsa pada Spesimen Uji .................................................. 42

Gambar 3.29

Pengujian Mikrografi ........................................................................ 42

Gambar 4.1

Posisi Pengujian Spesimen ............................................................... 45

Gambar 4.2

Hasil Porositas Produk Sepatu Rem terhadap Temperatur Penuangan ......................................................................................... 46

Gambar 4.3

Posisi Penitikan .................................................................................. 46

Gambar 4.4

Hasil Kekerasan Terhadap Temperatur Penuangan dan Posisi Pengukuran ADC12 tanpa Perlakuan Panas ..................................... 49

Gambar 4.5

Hasil Nilai Kekerasan Rata-Rata terhadap Temperatur Penuangan ADC12 tanpa Perlakuan Panas ......................................................... 50

Gambar 4.6

Hasil Nilai Kekerasan terhadap Temperatur Penuangan dan Posisi Pengukuran ADC12 Perlakuan Panas .............................................. 51

Gambar 4.7

Hasil Nilai Kekerasan Rata-Rata terhadap Temperatur Penuangan ADC12 Perlakuan Panas ................................................................... 52

Gambar 4.8

Perbandingan Nilai Hasil Kekerasan ADC12 tanpa Perlakuan Panas dengan ADC12 Perlakuan Panas ............................................ 53

Gambar 4.9

Struktur Mikro pada Temperatur Penuangan 700oC pada Posisi Bawah ............................................................................................... 55

Gambar 4.10

Struktur Mikro pada Temperatur Penuangan 700oC pada Posisi Tengah .............................................................................................. 55

xvi

Gambar 4.11

Struktur Mikro pada Temperatur Penuangan 700oC pada Posisi Atas .................................................................................................... 56

Gambar 4.12


Gambar 4.13


Gambar 4.14

Struktur Mikro pada Temperatur Penuangan 750oC pada Posisi Atas ................................................................................................... 57

Gambar 4.15


Gambar 4.16


Gambar 4.17

Struktur Mikro pada Temperatur Penuangan 800oC pada Posisi Atas ................................................................................................... 59

Gambar 4.18

Hasil Nilai Rata-rata Pengukuran Besar Butir .................................. 60

Gambar A.1

Fix Dies ............................................................................................. 65

Gambar A.2

Movable Dies .................................................................................... 66

xvii

DAFTAR TABEL Tabel 4.1

Hasil Uji Komposisi Material ADC12 ................................................... 44

Tabel 4.2

Komposisi Paduan Aluminium Die Casting Kelas 12 ........................... 44

Tabel 4.3

Data Hasil Pengujian Porositas dan Densitas ADC12 Perlakuan Panas 46

Tabel 4.4

Hasil Pengujian Kekerasan Sepatu Rem dengan Bahan ADC12 (Skala HRB)....................................................................................................... 47

Tabel 4.5

Nilai Kekerasan Rata-Rata Produk Sepatu Rem ADC12 ...................... 48

Tabel 4.6

Hasil Pengujian Struktur Mikro ADC12 Perlakuan Panas .................... 55

Tabel 4.7

Hasil Perhitungan Ukuran Butir ............................................................ 60

Tabel B.1

Data Hasil Penimbangan Massa Kering dan Massa Basah ................... 66

Tabel B.2

Komposisi dan Densitas Tiap-Tiap Unsur pada ADC12 ...................... 67

Tabel D.1

Hasil Pengamatan Struktur Mikro ADC12 tanpa Perlakuan Panas ....... 71

Tabel D.2

Hasil Pengamatan Struktur Mikro ADC12 Perlakuan Panas ................ 72

Tabel D.3

Hubungan antara f dengan Perbesaran (M) ........................................... 72

xviii

NOMENKLATUR Simbol

Definisi

Satuan

ms

Berat sampel kering

(kg, g)

mg

Berat sampel setelah direndam dalam air selama 10 menit (kg, g)

V

Volume

(m3, cm3)

W

Berat sampel di udara terbuka

(kg, g)

ρ

Massa jenis

(gr/cm3)

xix

UNIVERSITAS DIPONEGORO

Recommend Documents