TUGAS AKHIR PENGARUH MEDIA PENDINGINAN TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN KEKERASAN PADA BESI COR Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun Oleh: WAHYU DARMADI D 200 080 078 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2015 i
ii
iii
iv
v
MOTTO Jadikanlah sabar dan shalat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orang-orang yang khusyu (Q.S Al Baqarah: 45) Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah selesai dari sesuatu urusan, kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan yang lain. Dan hanya kepada Tuhanmulah hendaknya kamu berharap (Q.S Al Nasyarah :6-8) Kebahagiaan tergantung pada apa yang dapat Anda berikan, bukan pada apa yang Anda peroleh (Mohandas Ghandi) Satu-satunya sumber pengetahuan adalah pengalaman (Albert Eisntein) Dengan pikiran yang positif, dan optimisme yang tinggi, Anda akan siap menghadapi perubahan. Pikiran Anda akan menentukan tindakan Anda. Saat Anda optimis, maka Anda akan bertindak untuk menyongsong perubahan., tenang dan lakukan (Wahyu Darmadi) vi
PENGARUH MEDIA PENDINGINAN TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN KEKERASAN PADA BESI COR Wahyu Darmadi, Ngafwan, Joko Sedyono Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A Yani Tromol Pos 1 Pabelan Kartosuro email : wahyu130dmk@gmail.com ABSTRAKSI Besi cor merupakan paduan besi yang mengandung karbon 2-4 %, silicon 1,10%, mangan 1-15%, fosfor 0,05-15%, dan belerang. Pada temperatur 910 o C strukturnya adalah Austentite, ledeburite, Cementite. Pada temperatur 710 o C struktur Austenit secara pendinginan normal mengalami perubahan struktur menjdi pearlite. Untuk merubah jumlah pearlite yang terbentuk pada saat pendinginan besi cor maka pendinginan dilakukan dengan metode pendinginan menggunakan media. Metode pendinginan yang digunakan adalah pendinginan menggunakan udara, oli dan paslin. Proses perlakuan pendinginan besi cor dilakukan dengan cara besi dituang dalam cetakan kemudian didiamkan sampai ketitik jenuh ( merah layu ) lalu dibongkar dan di masukkan dalam oli, paslin dan didiamkan pada udara bebas ( suhu ruangan 20-25 0 c ). Uji yang dilakukan adalah pengujian kekerasan, struktur mikro dan untuk mengetahui unsur yang ada dalam besi cor tersebut menggunakan CE meter. Penurunan temperatur hasil dari CE meter untuk mengetahui awal mula suhu coran pada waktu dituangkan yaitu 1267,5 0 C dengan penuangan di cup pada alat tersebut selanjutnya dapat dilihat pada diagram, temperatur coran masih berbentuk liquid mencapai suhu 1216,3 0 C dan akan mulai memadat pada temperatur 1129,9 0 C sampai coran benar benar berubah suhu saat proses quenching pada suhu kamar 20-25 C. Komposisi yang dapat dihitung dari alat CE meter adalah carbon dan silicon saja dengan hasil bahwa kandungan carbon 3,39% dan silicon 1,10% sedangkan unsur unsur yang lain tidak dapat diukur dari alat tersebut. Dari hasil penelitian dan analisa data dari uji kekerasan diperoleh nilai rata rata kekerasan Brinnell pada pendinginan udara 418,56 HB, Oli 477,20 HB, paslin 432,64. Hasil uji struktur mikro dapat diketahui dengan melihat hasil foto metalografi pada pendinginan terbentuk ledeburit dan cementite. Pada pendinginan udara ledeburite ke cementitnya prosentasenya lebih kecil, di pendinginan menggunakan paslin akan terbentuk cementite yang lebih banyak dibandingkan pada udara dan untuk oli cementite lebih banyak dibandingkan dengan udara maupun paslin serta kandungan ledeburit semakin sedikit dikarenakan pada waktu pendinginan cepat ledeburite yang ada sebagian besar akan berubah menjadi cementite untuk perlite pada pendinginan oli bergerombol besar tidak teratur sedangkan di pendinginan paslin perlite merata sedangkan di pendinginan udara perlite akan membentuk susunan yang rapi. Kata kunci : Besi Cor, Pendinginan, Kekerasan, Foto Mikro vii
KATA PENGANTAR Assalamualaikum Warahmatullah Hiwabarakatu. Syukur alahamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan. Tugas Akhir berjudul PENGARUH MEDIA PENDINGINAN TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN KEKERASAN PADA BESI COR dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesarbesarnya kepada : 1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT,Ph.D sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Bapak Ir. Tri Widodo Besar Riyadi, ST, MSc, Ph.D, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin. 3. Bapak Bambang Ir. Ngafwan, MT, selaku dosen pembimbing utama yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam penyusunan Tugas Akhir ini dengan sangat perhatian, baik, sabar dan ramah. 4. Bapak Joko Sedyono, ST, Meng, Ph.D., selaku dosen pembimbing kedua yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk viii
ix
5. DAFTAR ISI Halaman Judul... i Peryataan Keaslian Skripsi... ii Halaman Persetujuan... iii Halaman Pengesahan... iv Lembar Tugas Akhir... v Motto... vi Abstraksi... vii Kata Pengantar... viii Daftar Isi... x Daftar Gambar... xii Daftar Tabel... xiv Daftar Simbol... xv Daftar Lampiran... xvi BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah... 1 1.2. Rumusan Masalah... 2 1.3. Batasan Masalah... 3 1.4. Tujuan Penelitian... 3 1.5. Manfaat Penelitian... 3 1.6. Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Penelitian Terdahulu... 6 2.2. Dasar Teori... 10 2.2.1. Klasiifikasi Bes Cor...11 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Diagram Alir... 25 3.2. Tahapan Penelitian... 26 x
3.3. Lokasi Pengujian... 30 3.4. Alat dan Bahan Penelitian... 30 3.4.1. Alat yang digunakan... 30 3.4.2 Bahan yang digunakan... 31 3.5. Teknik Pengambilan data... 32 BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1. Pembahasan Uji Kekerasan... 33 4.1.1. Pendinginan Udara... 33 4.1.2. Pendinginan Oli... 34 4.1.3. Pendinginan Paslin... 35 4.1.4. Pembahasan Hasil Uji Kekerasan... 35 4.2. Pembahasan Metalografi... 37 4.2.1. Variasi Pendinginan Oli... 37 4.2.2. Variasi Pendinginan Udara... 39 4.2.3. Variasi Pendinginan Paslin... 41 4.2.4. Pembahasan Hasil Foto Mikro... 42 4.3. Pembahasan Uji Komposisi dan Pendinginan... 43 4.3.1. Pembahasan Hasil Uji Komposisi dan Pendinginan.. 44 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan... 46 5.2. Saran... 47 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Perlakuan Panas... 9 Gambar 2.2. Siklus Pengerasan Thermal... 9 Gambar 2.3. Besi cor Putih... 11 Gambar 2.4. Besi Cor malleable... 12 Gambar 2.5. Struktur besi cor kelabu... 13 Gambar 2.6. Struktur besi cor Nodular... 14 Gambar 2.7. Diagram Fe c... 17 Gambar 2.8. Pembuatan cetakan pasir... 19 Gambar 2.9. Pengujian Rockwell... 20 Gambar 2.10. Diagram uji tarik... 23 Gambar 3.1. Diagram alir penelitian... 25 Gambar 3.2. Pola dari Kayu... 26 Gambar 3.3. Cetakan Pasir... 26 Gambar 3.4. Peleburan Material... 27 Gambar 3.5. Penuangan dalam Cetakan... 27 Gambar 3.6. Penuangan pada Cup CE-meter... 28 Gambar 3.7. CE meter... 28 Gambar 3.8. Pengujian Kekerasan Fiture-Tech-Corp LC-200 RB. 29 Gambar 3.9. Mikroskop metalografi Nikon X1005 TTEPL... 29 Gambar 4.1. Histogram Uji Kekerasan...... 36 Gambar 4.2. Foto Mikro Pendinginan oli perbesaran 100 X... 37 Gambar 4.3. Foto Mikro Pendinginan oli perbesaran 100 X... 37 xii
Gambar 4.4. Foto Mikro Pendinginan oli perbesaran 200 X... 38 Gambar 4.5. Foto Mikro Pendinginan oli perbesaran 500 X... 38 Gambar 4.6. Foto Mikro Pendinginan udara perbesaran 100 X. 39 Gambar 4.7. Foto Mikro Pendinginan udara perbesaran 100 X... 39 Gambar 4.8. Foto Mikro Pendinginan udara perbesaran 200 X... 40 Gambar 4.9. Foto Mikro Pendinginan udara perbesaran 500 X... 40 Gambar 4.10. Foto Mikro Pendinginan udara perbesaran 1000 X.. 40 Gambar 4.11. Foto Mikro Pendinginan Paslin perbesaran 100 X.. 41 Gambar 4.12. Foto Mikro Pendinginan Paslin perbesaran 100 X.. 41 Gambar 4.13. Foto Mikro Pendinginan Paslin perbesaran 200 X.. 41 Gambar 4.14. Foto Mikro Pendinginan Paslin perbesaran 500 X... 42 Gambar 4.15. Foto Mikro Pendinginan Paslin perbesaran 1000 X.. 42 Gambar 4.16. Layar Utama CE meter... 43 Gambar 4.17. Print Out CE meter... 44 xiii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1.Rockwell Hardness Scale... 22 Tabel 3.1. Alat Penelitian... 30 Tabel 3.2. Uji Kekerasan.... 32 Tabel 4.1.Hasil uji Kekerasan Variasi Udara.... 33 Tabel 4.2. Hasil Uji Kekerasan Variasi Oli...... 34 Tabel 4.3. Hasil Uji Kekerasan Variasi Paslin.... 35 Tabel 4.4. Hasil Uji Kekerasan... 36 xiv
DAFTAR SIMBOL C Si Fe P Cu Ni S Cr Mo Al B Co Mg Nb Pb Sn Ti V W Mn = Carbon = Silikon = Besi = Fosfor = Tembaga = Nikel = Sulfur = Kromium = Molibdenum = Aluminium = Boron = Kobalt = Magnesium = Niobium = Timbal = Timah = Titanium = Vanadium = Tungsten = mangaan xv
DAFTAR LAMPIRAN - Tabel Hasil Uji kekerasan variasi udara dari POLMAN ceper Klaten - Tabel Hasil Uji kekerasan variasi Paslin dari POLMAN ceper Klaten - Tabel Hasil Uji kekerasan variasi Oli dari POLMAN ceper Klaten - Print Out hasil dari CE meter - Tabel konversi HRC ke HB xvi