DESAIN DAN PEMBUATAN TUNGKU KRUSIBEL UNTUK …eprints.ums.ac.id/64482/11/Naskah Publikasi.pdf · ALUMINIUM DENGAN BAHAN BAKAR GAS DAN PROSES PENGUJIAN TUNGKU SERTA PROSES PENGECORAN

i

DESAIN DAN PEMBUATAN TUNGKU KRUSIBEL UNTUK

PELEBURAN ALUMINIUM DENGAN BAHAN BAKAR GAS

DAN PROSES PENGUJIAN TUNGKU SERTA PROSES

PENGECORAN MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR MERAH

DENGAN VARIASI JARAK PENUANGAN

Disusun Sebagai Syarat Untuk Menyelesaikan Program Studi Strata 1

Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Disusun oleh:

Andrias Amin Wahyudi

D 200 130 079

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2018

ii

HALAMAN PERSETUJUAN

DESAIN DAN PEMBUATAN TUNGKU KRUSIBEL UNTUK PELEBURAN

ALUMINIUM DENGAN BAHAN BAKAR GAS DAN PROSES PENGUJIAN

TUNGKU SERTA PROSES PENGECORAN MENGGUNAKAN CETAKAN

PASIR MERAH DENGAN VARIASI JARAK PENUANGAN

PUBLIKASI ILMIAH

Oleh:

ANDRIAS AMIN WAHYUDI

D 200 130 079

Telah diperiksa dan disetujui untuk diuji oleh:

Dosen

Pembimbing

Agus Yulianto, S.T., M.T.

i

iii

HALAMAN PENGESAHAN

DESAIN DAN PEMBUATAN TUNGKU KRUSIBEL UNTUK PELEBURAN

ALUMINIUM DENGAN BAHAN BAKAR GAS DAN PROSES PENGUJIAN

TUNGKU SERTA PROSES PENGECORAN MENGGUNAKAN CETAKAN

PASIR MERAH DENGAN VARIASI JARAK PENUANGAN

Oleh:

ANDRIAS AMIN WAHYUDI

D 200 130 079

Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji

Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Pada hari kamis, 12 Juni 2018

Dewan Penguji:

1. Agus Yulianto, S.T., M.T. ( )

(Ketua Dewan Penguji)

2. Amin Sulistiyanto, S.T., M.T. ( )

(Anggota I Dewan Penguji)

3. M Alfatih Hendrawan, S.T., M.T. ( )

(Anggota II Dewan Penguji)

Dekan,

Ir. Sri Sunarjono, MT, Ph.D.

ii

iv

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam publikasi ilmiah ini tidak terdapat

karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan

tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yeng

pernah ditulis atau diberikan orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah

dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Apabila kelak terbukti ada ketidakbenaran dalam pernyataan saya di atas,

maka akan saya pertanggungjawabkan sepenuhnya.

Surakarta, 13 Juli 2018

Penulis

Andrias AminWahyudi

D 200 130 079

iii

1

DESAIN DAN PEMBUATAN TUNGKU KRUSIBEL UNTUK

PELEBURAN ALUMINIUM DENGAN BAHAN BAKAR GAS DAN

PROSES PENGUJIAN TUNGKU SERTA PROSES PENGECORAN

MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR MERAH DENGAN VARIASI

JARAK PENUANGAN

Abstrak

Tujuan penelitian ini yaitu membuat dan mengetahui sistem kerja tungku krusibel

yang berbahan bakar gas. Pengujian tungku krusibel dilakukan dengan cara

peleburan aluminium. Hasil peleburan dituangkan kedalam cetakan pasir merah.

Untuk ketinggian penuangan kecetakan dengan variasi 25 cm dan 50 cm.

Pembuata tungku krusibel dimulai dari komponen – komponen yang terdiri dari :

Tungku dibuat setinggi 85cm dengan diameter luar 75cm dan tebal 20cm

menggunakan bata api. Bahan pipa pembakaran menggunakan pipa besi

berdiameter 9cm dan panjang 125cm, kemudian dilas dengan pipa berdiameter

1cm sebagai masuknya gas, serta blower ditempatkan diujung pipa. Pipa

penghangat dibuat dari pipa besi galvanis berdiameter 2,5cm dan panjang 2m

sebanyak dua buah, las dengan pipa besi berdiameter 9cm dan panjang 12cm.

drum sebagai tempat gas dan air dengan diameter 57cm, tinggi 43cm, pada bagian

samping diberi lubang 2 bagian untuk menyambung pipa penghangat. Pada

penelitian ini dilakukan pengamatan perubahan suhu pada tungku setiap 5 menit

sekali dan konsumsi bahan bakar. Pengujian yang dilakukan untuk menguji hasil

pengecoran adalah uji penyusutan, pengamatan porositas, uji kimia, uji kekerasan

brinell (Portable Hardness), dan uji foto mikro (standar ASTM E 3). Dari hasil

pengujian dapat disimpulkan bahwa suhu tertinggi 790oC. Untuk meleburkan 10

kg aluminium menjadi cair diperluhkan waktu 30 menit, dengan konsumsi bahan

bakar 9 kg gas LPG (3 tabung ukuran 3 kg). Nilai penyusustan jarak penuangan

25 cm yaitu 5,691% untuk sepesimen berbentuk silinder, dan 3,864% untuk balok.

Sedangkan nilai penyusutan jarak penuangan 50 cm lebih besar dibandingkan

dengan jarak penuangan 25 cm, yaitu 6,842% untuk produk berbentuk silinder,

5,329% yang berbentuk balok. Hasil pengujian kekerasan, nilai HB ke dua

sepesimen kurang dari 70,00 kg/mm2. Hasi komposisi kimia di temukan unsur

kimia yaitu Alumunium (Al) 88,33% sebagai bahan utama,serta Silikon (Si)

7,01%, sehingga dari unsur yang ada material ini termasuk logam alumunium

paduan silicon (Al-Si).

Kata Kunci : Tungku Krusibel, Gas, Aluminium

2

DESAIN DAN PEMBUATAN TUNGKU KRUSIBEL UNTUK

PELEBURAN ALUMINIUM DENGAN BAHAN BAKAR GAS DAN

PROSES PENGUJIAN TUNGKU SERTA PROSES PENGECORAN

MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR MERAH DENGAN VARIASI

JARAK PENUANGAN

Abstract

The purpose of this research is to make and know the working system of krusibel

furnace which is gas-fueled. Testing of crucible furnaces is done by means of

aluminum smelting. The melting result is poured into the red sand mold. For pour

casting height with variation 25 cm and 50 cm. The crucible furnace bedding

starts from components comprising: The furnace is made as high as 85cm with an

outer diameter of 75cm and a thickness of 20cm using a fire brick. Combustion

pipe material using iron pipe diameter 9cm and 125cm long, then welded with

1cm diameter pipe as the entry of gas, and blower placed at the end of the pipe.

Heat pipe made of galvanized iron pipe diameter 2.5cm and 2m long as much as

two pieces, weld with iron pipe diameter 9cm and length 12cm. drum as a place of

gas and water with a diameter of 57cm, height 43cm, on the side is given a hole 2

parts to connect the heating pipe. In this study observation of temperature changes

in the furnace every 5 minutes and fuel consumption. Tests performed to test the

casting result are depreciation test, porosity observation, chemical test, brinell

hardness test, and micro photo test (ASTM standard E 3). From the test results

can be concluded that the highest temperature 790oC. To meleburkan 10 kg of

aluminum into liquid diperluhkan time 30 minutes, with fuel consumption 9 kg

LPG gas (3 tubes size 3 kg). The value of pouring distance of 25 cm is 5.691% for

cylindrical specimens, and 3.864% for beams. While the depreciation value of

casting distance 50 cm greater than the casting distance of 25 cm, ie 6.842% for

cylindrical products, 5.329% in the form of blocks. The results of hardness

testing, the value of HB to two sepesimen less than 70.00 kg / mm2. The chemical

composition found in Alumunium (Al) 88.33% as the main material, and Silicon

(Si) 7.01%, so that the existing elements include aluminum alloy silicon (Al-Si).

Keywords: Krusibel Furnace, Gas, Aluminum

3

1. PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Pengecoran adalah salah satu proses pembentukan bahan yang

melibatkan proses pembuatan pola, pembuatan cetakan, peleburan logam,

penuangan logam cair ke dalam cetakan, pembongkaran cetakan, dan

proses finishing. Sejarah pengecoran dimulai kira-kira tahun 4.000

sebelum masehi saat orang mengetahui bagaimana mencairkan logam

dan membuat cetakan. (Surdia dan Chijiiwa, 1975). Saat ini pengecoran

masih banyak digunakan dan menjadi pilihan utama dalam proses

pembentukan bahan, karena dapat untuk membuat bentuk-bentuk rumit

dengan konsistensi produk yang baik.

Aluminium (Al) adalah logam ringan yang mempunyai

sifat tahan terhadap korosi dan hantaran listrik yang baik. Aluminium

dapat dipakai secara luas, tidak hanya keperluhan rumah tangga

aluminium juga dipakai untuk bahan pesawat, kapal, mobil, konstruksi.

Aluminium dan aluminium paduan dapat dilebur secara baik tanpa

kontaminasi gas hidrogen, apa bila kita melakukan proses peleburan

dengan baik dan sesui perosedur.

Dalam pengecoran logam hal yang paling penting adalah

tungku (tanur) yang digunakan untuk meleburkan logam, tungku

dibedakan menjadi beberapa jenis yaitu tanur basalen, tanur tukik, tanur

kupola, tanur induksi, tanur krusibel.

Peleburan aluminium skala kecil dan sedang dilakukan

menggunakan tungku krusibel. Tungku ini dibedakan menurut jenis

bahan bakar yang digunakan yaitu, kokas atau arang, minyak dan gas.

Tungku krusibel berbahan bakar gas lebih ramah lingkungan

memerluhkan biaya sedikit dalam proses peleburan dibandingkan

dengan tungku krusibele berbahan bakar kokas atau arang dan minyak.

Cetakan pasir seringkali digunakan didalam industri kecil

dan menengah. Proses pengecoran menggunakan cetakan pasir yaitu

dengan menuangkan logam cair kedalam cetakan, tunggu sampai logam

4

cair membeku. Setelah logam cair membeku bongkar cetak, dan jadilah

hasil coran sesuia bentuk yang diinginkan.

Berdasarkan penjelasan diatas penelitian ini akan fokus

pada perancangan dan pembuatan tunku krusible berbahan bakar gas

LPG, dan pengaruh jarak penuangan cairan aluminium ke cetakan tidak

hanya pengaruh terhadap sifat fisis saja tetapi juga pengaruh terhadap

kekerasan produk pada pengecoran alumunium dengan cetakan pasir.

Dengan mempertimbangkan jarak penuangan diharapkan dapat

meningkatkan kualitas produk cor alumunium.

1.2 Rumusan Masalah

1) Bagaimana proses perencanaan tungku krusibel.

2) Bagaimana proses membuat tungku krusibel.

3) Bagaimana tungku krusibel bekerja terhadap peleburan logam non

ferro.

4) Bagaimana proses peleburan pengecorandengan cetakan pasir merah

terhadap variasi tinggi penuangan cairan logam ke cetakan.

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah pada penelitian ini adalah:

1) Desai tungku krusibel dalam media gambar 2D dan 3D.

2) Pembuatan tungku krusibel menggunakan bata api tanpa

menggunakan lapisan plat.

3) Pengujian dilakukan dengan melihat terjadinya perubahan suhu

selama 5 menit sekali tanpa melihat perpindahan panas.

4) Matrial yang digunakan aluminium bekas.

5) Bahan bakar tungku menggunakan gas LPG.

6) Tidak meneliti perpindahan temperature.

7) Menggunakan cetakan pasir merah.

8) Variasa tinggi penuangan logam cair ke cetakan yaitu 25 cm dan 50

cm.

5

9) Pengujian komposisi kimia.

10) pengujian kekerasan (Brinell).

11) Pengujian struktur mikro.

12) pengujian pasir cetak (bentuk butiran, kadar clay).

1.4 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian tugas akhir ini adalah :

1) Mendesain dan membuat tungku krusibele berbahan bakar gas LPG.

2) Meneliti proses peleburan dengan tungku krusibel yang dibuat.

3) Meneliti kadar clay dan bentuk butiran pada cetakan pasir merah.

4) Meneliti kekerasan hasil pengecoran dari tungku krusibel.

5) Meneliti komposisi kimia hasil pengecoran dari tungku krusibel.

6) Meneliti struktur mikro hasil pengecoran dari tungku krusibel.

1.5 Tinjauan Pustaka

Budi (2016), merancang dan pengujian tungku peleburan aluminium

berbahan bakar minyak bekas (minyak jelantah). Tungku peleburan yang

dibuat berkapasitas 10 kg Aluminium. Dimensi luar tungku berbentuk

silinder dengan diameter 36cm, tinggi 40 cm dan diameter dimensi dalam

30 cm, tinggi 35 cm. Waktu yang dibutuhkan untuk melebur 1 kg

aluminium 25 menit pada temperatur mencapai 701oC dengan konsumsi

bahan bakar sebanayak 1,48 Liter.

Arianto, dkk (2014), membuat tungku peleburan aluminium dengan

economizer. Saluran buang pada tungku berdiameter sama dengan

saluran masuk. Saluran dibuat memanjang dan berbelok berfungsi

sebagai economizer. 11,78 kg aluminium dapat dicairkan dalam waktu

60 menit dengan konsumsi bahan bakar 2.6 kg gas LPG dengan

economizer. Sedangkan tanpa economizer membutuhkan 3.1 kg gas LPG

Dalam waktu 80 menit.

6

Diah (2012), melakukan penelitian tentang hubungan jenis cetakan

terhadap kualitas produk cor Aluminium . penelitian dilakukan secara

eksperimen menggunakan bahan cetakan : logam, parsir, kramik, dan

semen. Cacat cor yang paling banyak terdapat pada sepesimen yang

menggunakan cetakan semen, dan yang paling sedikit menggunakan

cetakan logam. Sedangkan kualitas produk cor menggunakan cetakan

pasir dan keramik berada diantara cetakan logam dan cetakan semen.

Helmi dan mulyonorejo (2010), melakukan penelitian tentang

pengaruh pengecoran ulang terhadap kekuatan tarik dan kekerasan.

Bahan yang digunakan aluminium. Material dilebur menggunakan

tungku pengecoran dan dituang kedalam cetakan pasir dengan suhu

750oC. Dilakukan tiga kali pengecoran dengan kondisi penuangan yg

sama. Dari hasil pengujian pengecoran ulang 1 terhadap pengecoran

ulang ke 2 kekuatan tarik turun 3.9 % dan kekerasan turun 5,1%,

sedangkan hasil pengecoran ulang ke 3 kekuatan tarik turun 8.9 % dan

kekerasan turun 27%. Pengecoran ulang akan menurunkan kualitas

material.

7

2. METODE

2.1 Diagram Alir Penelitian

Gambar 1. Diagram alir penelitian

8

2.2 Variabel Penelitian

Ada beberapa variabel dalam penelitian ini, yaitu : Variabel Bebas,

Variabel Terikat, Variabel Terkontrol.

2.2.1 Variabel Bebas

Variabel bebas mempengaruhi nilai dari variabel terikat, besarnya

ditentukan oleh peneliti. Dalam penelitian variabel bebas yang

digunakan adalah berbedaan tinggi penuangan aluminium cair ke

cetakan cetakan pasir merah, dengan tinggi 25 cm dan 50 cm

terhadap hasil pengecoran

2.2.2 Variabel Terikat

Menggunakan tungku krusibel berbahan bakar gas LPG. Dalam

variabel terikat ini tungku yang digunakan sama dengan peneliti

yang lain ( satu klompok).

2.2.3 Variabel Terkontrol

Variabel terkontrol adalah variabel yang menjaga nilai konstan

selama penelitian. Variabel yang dijaga konstannya adalah:

Temperatur Didih Aluminium : 700 oC

Temperatur penuangan : 425 oC

Waktu peleburan : 60 menit

2.3 Alat dan Bahan Penelitian

1) Alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu:

a. Gerinda i. Penumbuk

b. Las karbit j. Infra Red Thermometer

c. Blower k. Timbangan digital

d. Kowi l. Stowatch

e. Ladel dan saringan m. Alat uji komposisi kimia

f. Ayakan pasir n. Alat uji kekerasan

g. Cetakan kayu o. Mikroskop Metalografi

h. Alat ukur rol mrter

9

2) Bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu:

a. Aluminum

b. Pipa

c. Pasir

d. Bata api dan Bata merah

e. Calcium Carbonate

f. Gas

2.4 Proses Penelitian

2.4.1 Proses Pembuatan Tungku Krusibel

Gambar 2. Tungku Krusibel.

Komponen tungku krusibel:

a. Tungku e. Drum.

b. Pipa penghangat. f. Tutup tungku.

c. Pipa pembakaran. G. Blower

d. Pipa gas

Tungku krusibel dibuat seperti gambar diatas. Berikut langkah –

langkah pembuatan tungku :

1) Mempersiapkan bahan dan alat yang akan digunakan.

2) Memotong pipa dan membelah drum sesuai ukuran yang sudah

direncanakan. Kemudian menghaluskan permukaan yang sudah

10

dipotong menggunakan gerenda supaya tidak tajam dan aman

pada saat dirakit atau digunakan.

3) Membuat Tungku.

Tungku dibuat dari bahan batu bata merah, batu bata api, pasir

putih, pasir hitam dan semen tahan api. Batu bata api disusun

dibawa berbentu silinder dengan tingi 30cm, batu bata merah

disusun diatas batu bata api. Direkatkan dengan adukan pasir

putih, pasir hitam, semen tahan api dengan komposisi 1:1/2:1

dan dikasih air secukupnya. Lapisi dinding tungku dengan

adukan perekat hingga merata. Kemudian bakar tungku bagian

dalam agar mengeras. Pembuatan tungku dengan diameter luar

85 cm, diameter dalam 75 cm, tinggi 85cm, lubang pembakara

dengan diameter 20 cm dan lubang logam 27 cm x 30 cm.

4) Membuat Pipa Pembakaran

Pipa pembakaran menggunakan pipa besi bekas dengan

diameter 9 cm dan panjang 125 cm. Lubangi dinding pipa

dengan diameter 1cm, sebagai tempat pipa gas. Jarak lubang

dengan ujung pipa 23cm. Las pipa pembakaran dengan pipa gas.

Pada ujung pipa yang paling belakang dikasih blower.

5) Membuat Pipa Penghangat

Pipa penghangat terdiri dari pipa galvalum 2 buah dengan

panjang 2 meter, diameter 2,5 cm dan pipa besi panjang 25 cm,

diameter 7,7 cm. Lubangi dinding pipa dengan diameter 2,6 cm

sebanyak dua buah dengan jarak 12 cm dan tutup kedua ujung

pipa. Masukan pipa galvalum kedalam lubang yg sudah dibuat

pada pipa besi dan sambung dengan las.

6) Membuat Drum Tempat Gas

Bahan yang digunakan dalam pembuatan tempat gas adalah

drum bekas. Drum dibelah menjadi dua dengan tinggi 43 cm

dan diameter 57 cm. Pada dinding drum dikasih lubang dua

buah sebagai tempat baut penyambung antara drum dengan pipa

11

penghangat. las baut dan drum supaya lebih kuat dan tidak

bocor.

7) Merakit komponen – komponen tungku krusibel seperti

Gambar 2.

8) Pengujian tungku krusibel dilakukan dengan cara peleburan

aluminium, apa bila tungkun krusibel tidak ada kesalahan dan

sesuai dengan yang direncanakan maka tungku krusibel siap

digunakan.

9) Selesai.

2.4.2 Proses Pembuatan Coran

Gambar 3. Diagram Peroses pengecoran.

2.4.3 Pembuata Pola

Gambar 4. Desain pola.

12

2.4.4 Pembuatan Cetakan Pasir

1) Mempersiapkan pasir merah, air, krangka cetak (flask), dan

pola produk cor.

2) Campur pasir merah 80% dan air 20%

3) Ayak atau saring pasir merah agar lembut.

4) Masukan pasir merah ke dalam krangka cetak bagian bawah

dan padatkan dengan penumbuk.

5) Masukan pola pada krangka bawah, serta menaburkan calsium

carbonat pada cetakan.

6) Memasang krangka cetakan atas, diatas krangka cetak bawah.

7) Masukan lagi pasir kedalam cetakan hingga penuh, sambil

ditumbuk supaya padat. Dan jangan lupa kasih pralon sebagai

sprue.

8) Setelah pasir padat lepaskan pipa pralon (sebagai sprue) dari

cetakan.

9) Lepaskan cetakan atas dari cetakan bawah.

10) Melebas pola dari cetakan pasir dan membuat saluran masuk

pada cetakan.

11) Satukan kembali cetakan atas dengan cetakan bawah.

12) Melepas krangka kayu dari dari cetakan pasir. Pada proses ini

cetakan siap dituangi aluminium cair.

13) Dibuat kembali cetakan yang ke dua untuk variasi jarak

penuangan ke seprue yaitu 25 cm dan 50 cm.

2.4.5 Peleburan Logam Aluminium

1) Menyiapkan tungku krusibel dan aluminium

2) Nyalakan api pembakaran dan hidupkan blower agar nyala api

lebih besar.

3) Panaskan kowi terlebih dahulu.

13

4) Masukan aluminium bekas kedalam tungku. Jangaan lupa

perbesar nyala api dengan cara membuka katup gas LPG lebih

besar dengan dikasih tekanan lebih besar dari blower.

5) Mengukur suhu air dan suhu aluminium setiap 5 menit sekali,

hingga aluminium mencair menggunakan alat infrared

thermometer.

2.4.6 Penuangan Aluminium Cair

1) Membersihkan aluminium cair dari kotoran.

2) Mengambil aluminium cair dari tungku menggunakan ladel.

3) Tuangkan aluminium cair kedalam cetakan 1 untuk jarak

penuanagan antara ladel dengan sepru yaitu 50 cm.

4) Ulangi langkah dua, kemudian tuangkan aluminium cair

kedalam cetakan 2 untuk jarak penuanagan antara ladel

dengan sepru yaitu 25 cm.

2.2.7 Pembongkaran Cetakan

Pembongkaran cetakan dilakukan 10 menit setelah penuangan

aluminium. Ukur suhu sepesimen setelah dibongkar

menggunakan infrared thermometer. Setelah itu bersihkan

sepesimen dari pasir.

2.2.8 Pengamatan Tungku

Dalam penelitian ini selama peroses peleburan suhu tungku dan

suhu air dicek secara berkala setiap 5 menit sekali menggunakan

infraret thermometer. Pengamatan dimulai sebelum aluminium

dimasukan kedalam tungku sampe aluminium mencair dan

dituangkan kedalam cetakan.

14

2.2.9. Pengamatan Cacat Penyusutan

Bertujuan untuk mengetahui penyusutan sepesimen terhadap

ukuran cetakan (ukuran mal).

Dimana : S : persentase penyusutan

P cetakan : Volume Cetakan

P produk : Volume Produk

2.2.10. Pengujian Bentuk Butiran Pasir Cetak

Penujian ini bertujuan untuk mengetahui bentuk butiran pasir cetak

yang digunakan saat penelitian. Dalam penelitian uji komposisi

kimia dilakukan di Laboratorium POLMAN, Ceper, Klaten.

2.2.11. Pengujian Kekerasan

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui tingkat kekeransan dari

sepesimen. Pengujian dilakukan 5 kali (5 titik), sehingga

diketahuhu rata- rata dari pengujian. Dalam pengujian ini

menggunakan alat uji birnell (portabel Hardness).

2.2.12. Pengujian Komposisi Kimia

Pada pengujian ini bertujuan untuk mengetahui prosentase

kandungan unsur-unsur paduan yang terdapat dalam benda uji.

Pengujian dilakukan dengan menggunakan alat uji Spektrum

Komposisi Kimia Universal (spectrometer) yang bekerja secara

otomatis. Pengujian dilakukan dengan penembakan terhadap

permukaan sampel uji (yang sudah dihaluskan) dengan gas argon.

Penembakan dilakukan sebanyak 3 titik.

15

2.2.13. Pengamatan Struktur Mikro

Pengujian struktur mikro bertujuan untuk mengetahui struktur

mikro produk.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Konsumsi Bahan Bakar

Dalam peleburan ini kami menggunakan bahan bakar gas LPG dengan

ukuran 3 kg, dan dengan bantuan blower untuk menaikan tekanan gas

LPG. Untuk meleburkan 10 kg aluminium menjadi cair diperluhkan

waktu 50 menit, dengan konsumsi bahan bakar 9 kg gas LPG.

3.2 Perubahan Suhu Dalam Peroses Pelebura

Pengambilan data suhu tungku dan air dilakukan setiap 5 menit sekali

menggunakan infrared thermometer. Pengambialn data dimulai setelah

aluminium dimasukan kedalam tungku sampai aluminium mencair dan

siap dicetak. Suhu awal tungku 47,40 C dan dan suhu awal air 28

0 C.

Tabel 1. Perubahan Suhu Tungku dan Air

Waktu Suhu Tungku Suhu Air

(menit) (oC) (

oC)

0 150.7 30

5 417.2 39.4

10 557.8 41.9

15 630.1 43.2

20 680 45

25 748.7 46.7

30 790 47.9

35 660 46.3

40 720.9 48.2

45 780.2 48

50 820 49.6

16

Gambar 5. Grafik Perubahan Suhu Tungku dan Air

Dari diagram diatas kenaikan suhu pada 5 menit pertama sangat

sikni fikan yaitu 417,20C. Suhu tertinggi yaitu 820

0C membutuhkan

waktu 50 m. pada menit ke 35 mengalami penurunan suhu yaitu 6600C

ini dikarenakan gas LPG habis dan penggantian gas LPG.

3.3 Hasil Pengujian Cacat Penyusutan

Pada pengujian cacat penyusutan ada dua tahap yaitu pengukuran benda

asli atau mall (pola) dan sepesimen penelitian, selanjutnya hitung

persentase penyusustan sepesimen (perbedaan antara ukuran mall dan

sepesimen). Berikut rumus perhitungannya.

S =

x 100%

Table 2 Hasil Pengukuran dan Perhitungan

No Variasi

Silinder V

(cm²)

S

(%)

Balok V

(cm²) S (%) D

(cm)

t

(cm)

P

(cm)

L

(cm)

T

(cm)

1 Asli 2 30 188,4 5 5 2 50

2 25 cm 1,89 29,94 177,68 5,691 4,96 4,97 1,95 48,07 3,864

3 50 cm 1,87 29,89 175,51 6,842 4,96 4,95 1,93 47,36 5,239

17

Gambar 6. Grafik persentase penyusutan.

Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa jarak penuangan

cairan aluminium dari ladel ke riser mempengaruhi persentase

penyusutan dari ukuran aslinya. Dapat di lihat dari grafik diatas, nilai

penyusustan jarak penuangan 25 cm yaitu 5,691 % untuk sepesimen

berbentuk silinder, dan 3,864 % untuk balok. Sedangkan nilai penyusutan

jarak penuangan 50 cm lebih besar dibandingkan dengan jarak

penuangan 25 cm, yaitu 6,842 % untuk produk berbentuk silinder, 5,329

% yang berbentuk balok.

3.4 Hasil Pengamatan Cacat Porositas

Pengamatan ini dilakukan untuk mengetahui cacat porositas pada

sepesimen.

Gambar 7. Perbandingan porositas sepesimen. (A) jarak penuangan 25

cm, (B) jarak penuangan 50 cm.

0

2,000

4,000

6,000

8,000

Silinder balok

Rat

a -

Rat

a P

enyu

suta

n (

%)

Persentase Penyusutan

Jarak penuangan25 cm

Jarak penuangan25 cm

18

Dari gambar diatas dapat disimpulkan bahwa porositas paling

bayak terdapat pada sepesimen dengan jarak penuangan 25 cm.

Sedangkan sepesimen dengang jarak penuangan 50 cm porositasnya

lebih sedikit. Hal ini disebabkan adanya udara yang ter jebak didalam

cetakan.

3.5 Hasil Pengujian Pasir Cetak

Pengujian pasir cetak dilakukan di Laboratorium POLMAN, Ceper,

Klaten. Ada 2 pengujian terhadap pasir cetak yaitu pengujian kadar clay

dan pengujian bentuk butiran pasir.

1) Hasil Pengujian Kadar Clay

Tebel 3 Hasil pengujian kadar clay

Berat Awal

(gram)

Berat Kertas

(gram)

Berat Akhir

(gram)

Kadar Clay

(%)

50 1.17 43,12 16,10

Darihasil pengujian kadar clay yang terkandung dalam

pasir cetak yaitu 16,10 gram.

2) Hasil Pengujian Bentuk Butiran Pasir

Dari hasil pengujian yang dilakukan, bentuk butiran pasir

bersudut tajam. Butiran bersudut tajam ini memberikan kekuatan

yang lebih tinggi dibandingkan dengan bersudut bulat, dikarenakan

luas bidang kontaknya yang lebih besar dan rongga – rongga yang

ada sempit.

3.6 Hasil Pengujian Kekerasan

Pengujian kekerasan dilakukan di Laboratorium POLMAN, Ceper,

Klaten. Alat yangdigunakan untuk pengujian adalah Portable Hardness

(Brinell). Metode yang digunakan dalam penelitian adalah Manual Hand

19

Book. Beban yang diberikan sebesar 3000 kg dan diameter penetrator 10

mm.

Table 4. Hasil pengujian Kekerasan Portabel Hardness (Brineel)

Sampel Kekerasan HB Rata - rata

HB

311 2,65 2,60 2,60 2,65 2,65 2,63

Diameter (mm)

Konversi HB <70,00 <70,00 <70,00 <70,00 <70,00 <70,00

312 2,65 2,65 2,65 2,65 2,65 2,65

Diameter (mm)

Konversi HB <70,00 <70,00 <70,00 <70,00 <70,00 <70,00

Keterangan : kode 311 (jarak penuangan 50cm) dan kode 312 (jarak

penuangan 25cm)

Berdasarkan table diatas nilai HB ke dua sepesimen kurang dari

70,00 kg/mm2. Dilihat dari ukuran diameter, sepesimen dengan jarak

penuangan 50 cm (rata- rata diameter 2,63 cm) lebih keras dibandingkan

dengan sepesimen jarak penuangan 25 cm (rata – rata diameter 2,65 cm).

Karena semakin kecil diameter bekas tumbukan bola indentor, maka

semakin keras.

3.7 Hasil Pengujian Komposisi Kimia

Alat yang digunakan dalam pengujian komposisi kimia adalah alat uji

Spectrometer. Pengujian dilakukan di Laboratorium POLMAN Ceper,

Kelaten. Berikut aalah data hasil pengujian komposisi kimia :

Tabel 5. Data hasil uji komposisi kimia rata-rata aluminium

NO Unsur

Sampel Uji

18/S317 (%) Deviasi

1 Al 88,33 0,1116

2 Si 7,01 0,309

3 Fe 1,54 0,185

20

4 Cu 0,137 0,0034

5 Mn 0,454 0,0641

6 Mg <0,0500 <0,0000

7 Cr *0,940

*0,215

8 Ni <0,0200 <0,0000

9 Zn 1,39 0,145

10 Sn 0,0546 0,0033

11 Ti 0,0386 0,0022

12 Pb <0,0300 <0,0000

13 Be 0,0005 0,0001

14 Ca 0,0101 0,0036

15 Sr <0,0005 <0,0000

16 V <0,0100 <0,0000

17 Zr <0,0030 <0,0000

Dari hasil pengujian diatas didapatkan 17 unsur, ada 5 unsur yang

dominan pada asil pengecoran aluminium yaitu Silikon (Si) 7,01%, Besi

(Fe) 1,54%, Seng (Zn) 1,39%, Tembaga (Cu) 0,137%, Mangan (Mn)

0,455% yang berpengaruh. Sehingga dilihat dari unsur yang ada material

ini termasuk logam aluminium paduan Silikon (Al-Si), karena unsur

Silikon (Si) merupakan paduan yang dominan atau terbesar yaitu 7,01%.

Pengaruh silikon (Si) 7,01% mempunyai pengaruh baik dan buruk.

Untuk pengaruh baiknya silicon (Si) mempermudah proses pengecoran,

memperbaiki sifat-sifat coran, dapat menurunkan tingkat penyusutan

dalam coran dan meningkatkan ketahanan korosi. Sedangkan pengaruh

buruk yang ditimbulkan iyalah dapat menurunan keuletan material

tehadap bahan kejut dan coran akan rapuh jika kandungan terlalu tinggi.

Pengaruh Besi(Fe) 1,54% dapat mencegah terjadinya penempelan logam

cair pada cetakan selama proses penuangan. Sedangkan pengaruh buruk

yaitu dapat menurunkan sifat mekanis, menurunan kekuatan tarik,

tibulnya bintik keras pada hasil coran dan dapat meningkatkan cacat

21

porositas. Pengaruh Seng (Zn) 1,39% menghasilkan efek yang tidak

bagus, konsentrasi paduan kurang dari 3% sehingga dapat menaikkan

kekuatan yang tinggi dan cenderung memproduksi tegangan retak.

Pengaruh Tembaga (Cu) 0,132% menghasilkan efek yang baik

peningkatan kekerasan bahan, perbaikan kekuatan tarik, dan

mempermudah peoses pengerjaan dengan mesin dan mengurasi

ketahanan terhadap korosi secara umum. Dan kandungan mangan (Mn)

0,137% dapat menaikkan kekuatan dalam temperatur yang tinggi. Dari

data diatas dapat disimpulkan bahwa material ini termasuk logam

alumunium paduan silikon (Al– Si). Menurut klasifikasi paduan

alumunium cor (Tabel 2.2) termasuk dalam seri 4000.

3.8 Hasil Uji Foto Mikro

Pengamatan setruktur mikro ini dilakukan di Laboratorium Teknik

Mesin, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Pengujiannya dilakukan

menurut setandar pengujian metalografi untuk bahan aluminium dengan

pembesaran 100x.

A B

Gambar 8. Foto mikro, A penuang dengan jarak 25 cm dan B penuangan

dengan jarak 50 cm.

Dilihat dari foto diatas struktur mikronya terdiri dari unsur Si

(silikon) dan Al (aluminium). Unsur Si (hitam) berbentuk kecil

Al

Si

22

memanjang seperti jarum, sedangkan unsur Al burupa butiran besar

berwarna putih.

Pada gambar 2.7 foto struktur mikro Al-Si, dilihat pada gambar

unsur Si nya lebih dominan dibandingkan dengan penelitian ini,

dikarenakan kandungan Si nya sebesar ± 11,7%, sedangkan dalam

penelitian ini kandungan Si nya hanya 7,01 %.

4 PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Dari penelitian ini dapat diambil kesimpulan, yaitu:

1) Pembuata tungku krusibel dimulai dari komponen – komponen

yang terdiri dari : Tungku, Pipa pembakaran, Pipa penghangat,

Drum dan Tutup tungku. Tungku memiliki tinggi 85cm dengan

diameter luar 75cm dan tebal 20cm dengan matrial bata api. Pipa

pembakaran berdiameter 9cm dan panjang 125cm, serta pipa

berdiameter 1cm sebagai masuknya gas. Pipa berdiameter 2,5cm

dan panjang 2m sebanyak dua buah dan pipa besi berdiameter 9cm

dan panjang 12cm kemudian las pipa – pipa tersebut. Drum

berdiameter 57cm, tinggi 43cm, pada bagian samping diberi lubang

2 untuk tempat pipa penghangat. Tutup tungku dengan diameter 85

cm dibuat dari plat besi.

2) Dari hasil pengujian tungku didapkan suhu awal 47,4oC dan suhu

tertinggi 820oC. Untuk meleburkan 10 kg aluminium menjadi cair

diperluhkan waktu 50 menit, dengan konsumsi bahan bakar 9 kg

gas LPG (3 tabung).

3) Kadar clay yang terkandung dalam pasir cetak adalah 16,10 gram.

Dan bentuk butiran pasir cetak bersudut tajam.

4) Hasil pengujian kekerasan, nilai HB ke dua sepesimen kurang dari

70,00 kg/mm2. Dilihat dari ukuran rata-rata diameter, sepesimen

dengan jarak penuangan 50 cm lebih keras dibandingkan dengan

sepesimen jarak penuangan 25 cm.

23

5) Dari hasil pengujian komposisi kimia didapatkan 17 unsur, ada 5

unsur yang dominan pada hasil pengecoran aluminium yaitu

Silikon (Si) 7,01%, Besi (Fe) 1,54%, Seng (Zn) 1,39%, Tembaga

(Cu) 0,137%, Mangan (Mn) 0,455% yang berpengaruh. Sehingga

dilihat dari unsur yang ada material ini termasuk logam aluminium

paduan Silikon (Al-Si), karena unsur Silikon (Si) merupakan

paduan yang dominan atau terbesar yaitu 7,01%.

6) Dari pengujian struktur mikro didapat bahwa, setruktur yang

terdapat pada produk terdiri dari unsur Si (silikon) dan Al

(aluminium). Unsur Si (hitam) berbentuk kecil memanjang seperti

jarum, sedangkan unsur Al burupa butiran besar berwarna putih.

4.2 Saran

1) Diperluhkan pembelajaran secara mendalam terhadap pembuatan

tungku dan proses pengecoran agar saat penelitian dan pembuatan

tidak ada kendala.

2) Memperhatikan dengan seksama dalam mempersiapkan alat dan

bahan agar dapat melakukan proses penelitian serta memperoleh

data yang akurat.

3) Pada saat proses pengujian komposisi kimia, kekerasan Brinell, dan

struktur mikro harus dengan tata cara sesuai dengan prosedur yang

sudah ditentukan dan melakukan dengan sangat teliti untuk

menghindari kesalahan pada saat proses pengujian.

24

DAFTAR PUSTAKA

Istana, Budi., 2016, Merancang dan Pengujian Tungku Peleburan Aluminium

Berbahan Bakar Minyak Bekas, Universitas Muhammadiyah Riau.

Leman, Ariyanto, dkk., 2014, Tungku Peleburan Aluminium Dengan

Economizer, Universitas Negri Yogyakarta.

Nasution, A,. 2018, Pengaruh Variasi Volume dan Bentuk Saluran Penambah

(riser) Terhadap Sifat Fisis dan Kekerasan Aluminium Cetakan

Pasir, Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.

Pratiwi, Diah., 2012, Hubungan Jenis Cetakan Terhadap Kualitas Produk Cor

Aluminium, Universitas Sriwijaya, Palembang.

Purwanto, Helmi dan Mulyonorejo., 2010, Pengaruh Pengecoran Ulang

Terhadap Kekuatan Tarik dan Kekerasan Pada Aluminium Cor

Dengan Cetakan Pasir, Universitas Wahid Hasyim Semara

Sudjana, Hardi., 2008, Teknik Pengecoran, Jilid 1, Direktorat Sekolah Menengah

Kejuruan, Jakarta.

Sudjana, Hardi., 2008, Teknik Pengecoran, Jilid 2, Direktorat Sekolah Menengah

Kejuruan, Jakarta.

Sudjana, Hardi., 2008, Teknik Pengecoran, Jilid 3, Direktorat Sekolah Menengah

Kejuruan, Jakarta.

Surdia , Tata., 2000, Teknik Pengecoran Logam, Edisi ke-2, Cetakan ke-7, PT.

Pradnya Paramita, Jakarta.