i

TUGAS AKHIR

PENGARUH MEDIA PENDINGIN AIR GARAM, OLI SAE 10,

UDARA DALAM PEMBUATAN CORAN FLANGE KUNINGAN

DENGAN CETAKAN LOGAM TERHADAP

SIFAT FISIS DAN MEKANIS CORAN

Disusun Sebagai Syarat Mencapai Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh :

YUNUS TRI UTOMO

NIM :D.200.130.204

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2018

ii

iii

iv

v

vi

HALAMAN MOTTO

“Hidup ini seperti sepeda. Agar tetap seimbang, Kau harus terus

bergerak”.

(#Albert Einstein)

“Semua Orang tidak perlu menjadi malu karena pernah berbuat

kesalahan, selama ia menjadi lebih bijaksana dari pada sebelumnya”.

(#Kahlil Gibran)

“Waktunya terbatas. Jangan menyia-nyiakannya dengan menjalani

hidup orang lain”.

(#Steve Jobs)

“Allah akan meninggikan derajat orang-orang yang beriman

diantaramu dan orang-orang yang berilmu pengetahuan”.

(#Qs.al-Mujadalah:11)

“Kenyonyoran bukanlah penghalang Seseorang untuk berjuang

menggapai kesuksesan”.

(#Penulis)

vii

PENGARUH MEDIA PENDINGIN AIR GARAM, OLI SAE 10,UDARA

DALAM PEMBUATAN CORAN FLANGE KUNINGAN DENGAN

CETAKAN LOGAM TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS CORAN

Yunus Tri Utomo, Ir. Masyrukan, M.T.

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura

Email : yunustri47@gmail.com

ABSTRAK

Tujuan penelitian ini adalah (1) mengetahui Komposisi Kimia Coran

Flange Kuningan serta (2) mengetahui Pengaruh Variasi Media Pendingin

terhadap Kekerasan Coran Flange Kuningan hasil pengecoran dengan

cetakan logam,(3) mengetahui Pengaruh Variasi Media Pendingin

Terhadap Struktur Mikro Flange Kuningan hasil pengecoran dengan

cetakan logam.

Hasil penelitian Pengujian Komposisi Kimia didapat 18 unsur

paduan dalam Coran Flange kuningan, unsur yang dominan adalah Cu

(66,4%), Zn (27,9%), Pb (2,22%) dan Sn (1,38%). Untuk Pengujian

Kekerasan didapatkan tingkat kekerasan tertinggi pada media pendingin

air garam sebesar 44,33 HRB berturut-turut menuju kekerasan terendah

yaitu media pendingin oli SAE 10 sebesar 37,78 HRB dan paling rendah

pada media pendingin udara sebesar 33,08 HRB. Pada pengamatan

dalam foto mikro menunjukkan struktur mikro terdiri dari pembentukan Cu

yang bersifat lunak (kekerasan rendah) dan Zn sebagai penambah

kekerasan yang mempengaruhi tingkat kekerasan, dengan ukuran butiran

kristal berbeda -beda yang menandakan bahwa tingkat kekerasan

berbeda.

Kata Kunci : Variasi media pendingin, kuningan (Cu-Zn), kekerasan,

struktur mikro, komposisi kimia.

viii

PENGARUH MEDIA PENDINGIN AIR GARAM, OLI SAE 10,UDARA

DALAM PEMBUATAN CORAN FLANGE KUNINGAN DENGAN

CETAKAN LOGAM TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS CORAN

Yunus Tri Utomo, Ir. Masyrukan, M.T.

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura

Email : yunustri47@gmail.com

ABSTRACT

The purpose of this research is (1) to know the chemical

composition of Brass flange castings and (2) to know the Influence of

Cooling Media Variation on Hardness of Flange Kuning castings with

metal mold, (3) to know the Influence of Cooling Media Variation on Micro

Flange Structure of Brass with casting metal.

The results of the Chemical Composition Test obtained 18 alloys in

Brass Flange Cut, the dominant elements are Cu (66.4%), Zn (27.9%), Pb

(2.22%) and Sn (1.38%). For Hardness Testing, the highest hardness level

in brine cooling medium was 44.33 HRB successively to the lowest

hardness ie SAE 10 oil cooling media of 37.78 HRB and lowest on air

cooling medium of 33.08 HRB. In the micro-photographic observations the

microstructures consisted of the formation of Cu which was soft (low

hardness) and Zn as a hardness enhancer affecting the level of hardness,

with different crystal grain sizes indicating that the degree of violence was

different.

Keywords: Variation of coolant medium, brass (Cu-Zn), hardness, micro

structure, chemical composition.

ix

HALAMAN PERSEMBAHAN

Syukur Alhamdulillah, dipanjatkan kehadirat Allah SWT atas berkah

dan rahmat-Nya, Beserta Rasulnya. Alhamdulillah penulis selalu

bersyukur atas kemampuan sederhana yang dimiliki. Rasa bangga,

terharu, serta bahagia atas karunia dan kemudahan yang Engkau berikan

akhirnya skripsi yang sederhana ini dapat terselesaikan. Saya

persembahkan Tugas Akhir ini kepada :

1. Ayahanda (Ngadina, S.Tp.) dan Ibunda (Musrifah) yang dengan ikhlas

dan sabar mengasuh, membesarkan, membimbing serta mendoakan

ku selalu.

2. Kakak (Nandar Distifa Sumarta), Adik (Iscar Naufal Refdi) dan sahabat

terbaikku (Aris Santo, Yusuf E S), Anggota Karang Taruna PKR,

Keluarga besar KMTM dan kos KENZO yang selalu mendukung,

mendoakan, memotivasi dan memberi solusi dalam setiap masalah.

3. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

angkatan 2013 yang selalu membantu dalam segala masalah dalam

pembelajaran.

4. Teman seperjuangan Tugas Akhir mahasiswa bimbingan Bapak

Ir.Masyrukan, M.T. yang selalu memberi semangat, saling membantu

dan berjuang bersama

5. Dosen Universitas Muhammadiyah Surakarta Teknik Mesin yang telah

membimbing saya didalam perkuliahan.

x

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah

melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat

menyelesaikan dan menyusun Laporan Tugas Akhir yang berjudul

“PENGARUH MEDIA PENDINGIN AIR GARAM, OLI SAE 10, UDARA

DALAM PEMBUATAN CORAN FLANGE KUNINGAN DENGAN

CETAKAN LOGAM TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS CORAN.”,

dengan baik dan tepat pada waktunya. Pada kesempatan ini penulis

mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Ir. Subroto, M.T selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, M.T. selaku Koordinator Tugas Akhir.

4. Bapak Ir. Masyrukan, M.T. selaku Dosen Pembimbing utama Tugas

Akhir yang telah banyak memberikan arahan dan bimbingan kepada

penulis.

5. Bapak Nur Aklis, S.T.,M.T., selaku dosen Pembimbing Akademik yang

memberikan arahan dan semangat kepada penulis.

6. Kedua orang tua serta semua keluarga yang telah membesarkan,

mendoakan memotivasi serta membiayai semua kebutuhan penulis

sampai sekarang.

xi

7. Bapak Mail beserta keluarga serta keluarga besar CV. Arba Indah Jaya

Logam, CV. Kembar Jaya Logam Klaten dan Politeknik Manufaktur

Ceper, Klaten, yang telah memberi fasilitas, membimbing proses

penelitian di lapangan serta memberi semangat dalam penelitian dari

awal hingga selesai.

8. Teman seperjuangan Tugas Akhir mahasiswa bimbingan Bapak

Ir.Masyrukan, M.T.

9. Rekan-rekan Teknik Mesin khususnya angkatan 2013 dan semua

pihak yang telah membantu dalam penelitian penulisan Laporan Tugas

Akhir ini baik moril maupun materil.

Semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak dan juga bisa

menjadi referensi untuk laporan-laporan yang akan dilakukan di kemudian

hari.

Akhir kata, penulis mohon maaf sebelum dan sesudahnya, jika

sekiranya terdapat kesalahan dan kekurangan dalam penulisan Tugas

Akhir ini, yang disebabkan adanya keterbatasan-keterbatasan antara lain

waktu, dana, literatur yang ada, dan pengetahuan yang penulis miliki.

Harapan penulis semoga laporan ini bermanfaat untuk pembaca.

Surakarta, Januari 2018

Penulis

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .............................................................................. i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI .................................................. ii

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................. iv

LEMBAR SOAL ................................................................................... v

LEMBAR MOTTO ............................................................................... vi

ABSTRAK ........................................................................................... vii

HALAMAN PERSEMBAHAN .............................................................. ix

KATA PENGANTAR ........................................................................... x

DAFTAR ISI ........................................................................................ xii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................. xv

DAFTAR TABEL ................................................................................. xvii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang .............................................................. 1

1.2. Rumusan Masalah ........................................................ 2

1.3. Batasan Masalah .......................................................... 3

1.4. Tujuan Penelitian .......................................................... 4

1.5. Manfaat Penelitian ........................................................ 4

1.6. Sistematika Penulisan ................................................... 5

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka .......................................................... 7

xiii

2.2. Dasar Teori ................................................................... 10

2.2.1. Definisi Kuningan ................................................. 10

2.2.2. Pengaruh Unsur Paduan Pada Kuningan ............ 14

2.2.3. Jenis Kuningan Berdasarkan Unsur Paduannya . 16

2.2.4. Pengertian Pengecoran ....................................... 17

2.2.5. Pola ...................................................................... 19

2.2.6. Cetakan ............................................................... 20

2.2.7. Perlakuan Panas................................................... 21

2.2.8. Quenching ........................................................... 22

2.2.9. Jenis Media Pendingin ......................................... 23

2.2.10. Pembekuan Coran ............................................. 25

2.2.11. Cacat Pada Coran ............................................. 27

2.3. Sifat Fisis dan Sifat Mekanis ......................................... 31

2.3.1. Komposisi Kimia .................................................. 31

2.3.2. Struktur Mikro ....................................................... 32

2.3.3. Kekerasan ............................................................ 37

BAB III METODE PENELITIAN

3.1. Diagram Alir Penelitian .................................................. 44

3.2. Tempat Penelitian ......................................................... 45

3.3. Pembuatan Pola Cetakan Logam .................................. 45

3.3.1. Desain Pola ........................................................ 45

3.3.2. Pembuatan Pola ................................................. 48

xiv

3.4. Pembuatan Cetakan Logam ........................................... 47

3.4.1. Alat dan Bahan .................................................... 47

3.4.2. Langkah Penelitian .............................................. 52

3.5. Pembuatan Flange Kuningan dengan Cetakan

Logam ............................................................................. 53

3.5.1. Alat dan Bahan ................................................... 53

3.5.2. Langkah Penelitian ............................................. 56

3.6. Proses Pendinginan Coran ........................................... 57

3.6.1. Alat dan Bahan ................................................... 57

3.6.2. Langkah Penelitian ............................................. 60

3.7. Pengujian Komposisi Kimia ........................................... 62

3.8. Pengujian Kekerasan .................................................... 64

3.9. Pengamatan Cacat Porositas ........................................ 65

3.10. Pengamatan Struktur Mikro ......................................... 66

3.11. Analisa Data ................................................................ 67

BAB IV DATA DAN ANALISA

4.1. Deskripsi Data ............................................................... 69

4.2. Data Tabel Penurunan Temperatur Coran Flange

Dengan Variasi Media Pendingin ................................. 69

4.3. Data Uji Komposisi Kimia .............................................. 72

4.4. Data Uji Kekerasan ....................................................... 75

4.5. Data Pengamatan Cacat Porositas ............................... 77

4.6. Data Uji Struktur Mikro .................................................. 79

xv

BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan ................................................................... 83

5.2. Saran ............................................................................. 85

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Coran Flange Kuningan ................................................. 10

Gambar 2.2. Diagram Fasa Cu-Zn (Tata Surdia, 2000) ..................... 11

Gambar 2.3. Struktur Mikro Pembekuan Logam ................................. 25

Gambar 2.4. Bentuk cacat Shrinkage ................................................. 27

Gambar 2.5. Cacat Porositas pada Penampang Poduk Cor .............. 29

Gambar 2.6. Cacat Salah Alir ............................................................. 30

Gambar 2.7. Cacat Retakan ............................................................... 30

Gambar 2.8. Skema perjalanan sinar pada mikroskop optik Alat

optical emissionspectrometer (OES) .............................. 37

Gambar 2.9. Alat Uji kekerasan Rockwell Tipe B ................................ 39

Gambar 2.10. Penetrasi Rockwell ....................................................... 39

Gambar 2.11. Prinsip Uji Kekerasan Brinell ........................................ 40

Gambar 2.12. Prinsip Uji Kekerasan Vickers ...................................... 42

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ................................................... 44

Gambar 3.2. Desain Pola Cetakan Permanen .................................... 45

Gambar 3.3. Pola Cetakan Logam ...................................................... 47

Gambar 3.4. Sekop Pasir .................................................................... 47

Gambar 3.5. Ladle .............................................................................. 48

Gambar 3.6. Kerangka Cetakan ......................................................... 48

Gambar 3.7. Tang penjepit ................................................................. 49

Gambar 3.8. Tanur Induksi ................................................................. 49

xvii

Gambar 3.9. Pasir Sillica .................................................................... 50

Gambar 3.10. Water Glass ................................................................. 50

Gambar 3.11. Mesin pengaduk ........................................................... 50

Gambar 3.12. Penumbuk .................................................................... 51

Gambar 3.13. Pola Cetakan Logam .................................................... 51

Gambar 3.14. Gas CO2 ....................................................................... 52

Gambar 3.15. Cetakan Logam ............................................................ 53

Gambar 3.16. Dapur Peleburan .......................................................... 53

Gambar 3.17. Ladle ............................................................................ 54

Gambar 3.18. Palu .............................................................................. 54

Gambar 3.19. Kuas ............................................................................. 54

Gambar 3.20. Cairan Grafit ................................................................. 55

Gambar 3.21. Api Gas ........................................................................ 55

Gambar 3.22. Kuningan Bekas/Rosokan ............................................ 56

Gambar 3.23. Produk Flange Kuningan .............................................. 57

Gambar 3.24. Garam (NaCl) ............................................................... 58

Gambar 3.25. Media pendingin oli SAE 10 ......................................... 58

Gambar 3.26. Coran flange kuningan setelah dicopot dari

Cetakan Logam ............................................................ 59

Gambar 3.27. Wadah Media Pendingin .............................................. 59

Gambar 3.28. Thermometer Infrared .................................................. 59

Gambar 3.29. Stopwatch (Handphone) .............................................. 60

Gambar 3.30. Pencopotan Coran Flange ........................................... 60

xviii

Gambar 3.31. Pendinginan dengan variasi media pendingin ............. 61

Gambar 3.32. Pengukuran Temperatur Coran Flange ........................ 62

Gambar 3.33. Gambar Alat Uji Spektrometer ..................................... 63

Gambar 3.34. Posisi 5 Titik Uji Kekerasan Coran Flange ................... 64

Gambar 3.35. Alat Uji Kekerasan Rockwell Tipe B ............................. 65

Gambar 3.36. Proses Mounting .......................................................... 65

Gambar 3.37. Alat Uji Struktur Mikro Metallography ........................... 67

Gambar 4.1. Titik Pengukuran Temperatur Coran Flange Saat

proses Quenching ......................................................... 70

Gambar 4.2. Pendinginan Coran Flange dengan Variasi

Media Pendingin ............................................................ 72

Gambar 4.3. Diagram Fasa Cu-Zn ...................................................... 74

Gambar 4.4. Histogram Pengaruh Variasi Media Pendingin Terhadap

Tingkat Kekerasan Flange ............................................. 76

Gambar 4.5. Cacat Porositas Coran Flange Pendingin

Air Garam ......................................................................... 77

Gambar 4.6. Cacat Porositas Coran Flange Pendingin

Oli SAE10 ........................................................................ 77

Gambar 4.7. Cacat Porositas Coran Flange Pendingin Udara ........... 77

Gambar 4.8. Histogram Cacat Porositas Coran Flange dengan

Variasi Media Pendingin ............................................... 79

Gambar 4.9. Foto struktur mikro produk flange kuningan dengan

quenching pembesaran 200x ......................................... 80

xix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Bentuk Cacat Permukaan Kasar dan Penyebab ................ 29

Tabel 2.2. Skala Kekerasan Rockwell ................................................. 40

Tabel 2.3. Penggunaan Diameter Penetrator ..................................... 41

Tabel 2.4. Nilai Kekerasan Brinell pada Masing-masing Beban ......... 41

Tabel 2.5. Gaya Maksimal Masing-masing Parameter Penetrator ...... 42

Tabel 4.1. Penurunan Temperatur Coran Flange dengan Variasi

Media Pendingin ................................................................ 69

Tabel 4.2. Data Komposisi Kimia Flange Kuningan ............................ 73

Tabel 4.3. Data Hasil Pengukuran Nilai Kekerasan (HRB) rata-rata .... 75

Tabel 4.4. Jumlah Cacat Porositas Hasil Coran Flange dengan

Variasi Media Pendingin ................................................ 78