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 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 Ir. Mulfi Hazwi, Msc NIP. 130 517 501 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. 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 AGENDA: 214 /TS/2009 FAKULTAS TENIK U.S.U DITERIMA TGL.: / /2009 MEDAN 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. : 12 / 03 / 2009 Selesai Tgl : 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 : Teknik Mesin Bidang Tugas : Pengecoran Logam Judul Tugas : Perancangan dan pembuatan sproket conveyor yang mempunyai daya 11 kw dan putaran 32 rpm dengan proses pengecoran logam menggunakan cetakan pasir. Diberikan Tanggal : 12 Maret 2009 Selesai Tanggal : 12 Mei 2009 Dosen Pembimbing : Ir.Raskita S.Meliala Nama Mahasiswa : Ranto Realdy S NIM : 050421013 NO Tanggal Kegiatan Asistensi Bimbingan 1 12-03-2009 Pengambilan spesifikasi tugas Tanda Tangan Dosen Pembimbing 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 : Diketahui 1. Kartu ini harus diperlihatkan kepada Dosen Pembimbing Ketua Departemen Teknik Mesin Setiap asistensi. FT. U.S.U 2. Kartu ini dijaga bersih dan rapi. 3. Kartu ini harus dikembalikan ke Departemen, bila Kegiatan asistensi telah selesai. (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 )... 40 2 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 Tabel 2.1 Tambahan penyusutan yang disarankan... 31 Tabel 2.2 Temperatur penuangan untuk beberapa coran... 38 Hal Tabel 3.1 Baja karbon untuk kontruksi mesin dan baja batang yang defenisi dingin untuk poros... 50 Tabel 3.2 Harga K t... 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 d s Diameter poros mm σ ut Tegangan tarik besi cor kelabu kgf 2 mm P Daya motor listrik kw motor m g Percepatan gravitasi 2 s p Tekanan permukaan kgf 2 mm D p Diameter lingkaran jarak bagi mm D K Diameter luar sproket mm D B Diameter naf mm p i Jarak bagi rantai mm z Jumlah gigi - T Torsi kgf. mm σ b a k Tegangan tarik bahan Tegangan geser yang diijinkan pada poros Tegangan geser yang ditimbulkan pada kgf 2 mm kgf 2 mm pasak kgf 2 mm

Tegangan geser yang diijinkan pada pasak ka 2 mm kgf s Tegangan geser pada sproket kgf 2 mm Sf 1 Faktor keamanan yang bergantung - pada jenis bahan Sf 2 Faktor keamanan yang bergantung - pada jenis bahan t Waktu tuang det V Volume m 3 W c Berat cairan logam yang dituang kgf kgf γ, Berat jenis baja cor 3 m W inti Berat inti kgf kgf sand Berat jenis pasir 3 m A st Luas saluran turun mm 2 d st Diameter saluran turun mm h st Tinggi saluran turun mm A sm Luas saluran masuk mm 2 d sm Diameter saluran masuk mm n sm Jumlah saluran masuk buah A p Luas pengalir mm 2 A Potongan pengalir mm

P Panjang coran mm L Lebar coran mm Tc Tebal coran mm JP Jarak pengisian mm n p Jumlah penambah - d p Diameter penambah mm h p Tinggi penambah mm xiii