## RANCANG BANGUN MESIN CENTRIFUGAL CASTING KOMBINASI UNTUK MEMPERODUKSI DIESEL CYLINDER LINER (DCL) SKALA LABORATORIUM
Ireng Sigit Atmanto 1 , Alaya Fadllu Hadi Mukhammad 2 ,
Bambang Setyoko 3 dan Nugroho Santoso 4

## Abstrak
Mesin centrifugal casting digunakan  pada  pengecoran  logam  pada  benda dengan bentuk silinderberlubang. Mesin centrifugal casting dibagi menjadi dua jenis  yaitu  vertical  dan  horizontal.  Di  dunia  industri mesin centrifugal vertical tidak dapat digunakan untuk horizontal begitu juga sebaliknya. Oleh karena itu makalah  ini  bertujuan  untuk  menentukan  desain  mesin centrifugal casting kombinasi  yang  dapat  digunakan  untuk  vertical  maupun  horizontal  skala laboratorium berdasarkan beberapa factor pertimbangan. Proses rancang bangun mesin centrifugal casting terdiri  dari  tiga  tahapan  yaitu  pembuatan  desain, manufaktur  dan  kalibrasi mesin centrifugal casting . Proses  perancangan,  tediri dari beberapa tahapan meliputi studi literatur, survey lapangan dan ketersediaan bahan,  penetuan  spesifikasi,  tahapan  perancangan  konsep  produk,  dan  tahapan pembuatan  produk.  Desain  mesin  centrifygal casting diekspresikan  dengan sketsa gambar tiga dimensi  3D dengan tujuan agar lebih mudah dipahami.
Kata Kunci: Rancang Bangun, Mesin, Centrifugal Casting , Kombinasi

## PENDAHULUAN
Diesel  Cylinder  Liner  (DCL)  merupakan  salah  satu  komponen  utama  dalam  mesin diesel yang berfungsi sebagi tempat terjadinya pembakaran bahan bakar solar dengan udara. Fakta  lapangan  menunjukkan  usia  pakai  DCL  berkisar  250.000  km  atau  setara  (3-4)  tahun masa pemakaian. Pada tahun 2009 diperkirakan terdapat 10.449.255 armada transportasi (bus dan truck) yang beroperasi di Indonesia ( Dephub, 2010 ). Jika diambil jumlah minimal setiap armada memiliki 4 DCL maka kebutuhan DCL di  Indonesia mencapai kira-kira 41.797.020 DCL / 3 tahun, dengan kata lain setiap hari diperlukan 114.512 buah DCL untuk mendukung industri transportasi di Indonesia.
Industry  pengecoran  besi  cor  lokal  sudah  mencoba  produksi  DCL  dengan memanfaatkan  limbah  DCL  impor  sebagai  bahan  baku,  akan  tetapi  kualitas  DCL  yang
1 Program Studi Diploma Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang
2 Program Studi Diploma Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang
3 Program Studi Diploma Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang
4 Program Studi Diploma Teknik Mesin Sekolah Vokasi Universitas Gadjah Mada Yogyakarta
dihasilkan  masih  jauh  dari  standar.  DCL  produksi  lokal  ini  umumnya  menggunakan  proses gravity casting yang  memiliki  banyak  cacat  coran  diantaranya  adalah  tingginya  porositas (rongga  udara),  cacat  salah  alir,  dan  rongga  penyusutan  sehingga  kualitas  coran  yang dihasilkan kurang baik.
Centrifugal casting adalah  metode  pengecoran  yang  dapat  menutupi  kelemahan gravity casting .  Gaya  sentrifugal  yang  dihasilkan  oleh  putaran  cetakan  akan  menyebabkan logam cair yang dituang terdorong menjauhi sumbu putar menuju jari-jari terjauh cetakan dan akan  mengisi  rongga  cetakan  lebih  sempurna  sehingga  produk  yang  dihasilkan  lebih sempurna ( Jorstad, 1993 )
Pada  dasarnya  pengecoran  sentrifugal  dibagi  menjadi  dua  jenis  yaitu  horizontal  dan vertical.  Mesin-mesin centrifugal casting yang  telah  dibuat  pada  umumnya  hanya  dapat digunakan sebagi jenis horizontal saja atau vertical saja, padahal dalam praktek pengecoran skala  laboratorium  memerlukan  mesin  yang  dapat  berfungsi  secara  kombinasi  (vertical ataupun horizontal) dikarenakan variasi benda kerja., oleh karena itu penelitian ini bertujuan membuat sebuah desain centrifugal casting terbaik dari beberapa referensi mesin Centrifugal casting dan kemudian diuji coba untuk memastikan mesin ini dapat beroperasi dengan baik.

## TINJAUAN PUSTAKA
Pengecoran sentrifugal adalah salah satu teknik pengecoran dengan cara menuangkan logam  cair  ke  dalam  cetakan  yang  berputar  ( ASM  Handbook,  1998 ).    Metode  ini memanfaatkan  putaran  untuk  menghasilkan  gaya  sentrifugal.  Gaya  sentrifugal  yang dihasilkan  oleh  putaran  cetakan  akan  menyebabkan  logam  cair  yang  dituang  terdorong menjauhi  sumbu  putar  dan  menuju  jari-jari  terjauh  cetakan  dan  menghasilkan  pengisian rongga cetakan lebih sempurna ( Jorstad, 1993 ).
Pengecoran sentrifugal horizontal digunakan pada benda kerja yang memiliki ukuran relative panjang  yaitu lebih dari 100 mm. Pengecoran sentrifugal horizontal pada umumnya digunakan  dalam  pembuatan  pipa  tabung,  bushing,  liner  dan  beberapa  komponen  yang berbentuk  silinder  ydengan  bentuk  yang  relative  simple  ( ASM  Handbook,  1998 ).
Pengecoran  sentrifugal  vertical  digunakan  pada  benda  kerja  yang  memiliki  panjang  relative pendek  yaitu  maximal  100  mm.  Aplikasi  pengecoran  vertical  bisa  lebih  luas  karena  dapat membuat benda kerja yang relative lebih rumit seperti velg, tromol kendaraan bermotor.
(a) Centrifugal casting vertikal ( www. Centrifugalcasting .co.in )
(b) Centrifugal casting horizontal ( www.substech.com )
Gambar 1. Jenis-jenis Centrifugal casting .

## METODOLOGI
Proses  rancang  bangun  mesin centrifugal casting terdiri  dari  tiga  tahapan  yaitu pembuatan desain, manufaktur dan kalibrasi mesin centrifugal casting . Proses perancangan, tediri dari beberapa tahapan  meliputi studi literatur,survey lapangan dan ketersediaan bahan, penetuan spesifikasi (kriteria), pemilihan alternatif, dan pembobotan alternatif.

## a. Tujuan Perancangan
Tahap  permulaan  dalam  perancangan  adalah  menentukan  kebutuhan  (need)  secara umum ( Armanto dkk, 2012 ).  Kebutuhan utama mesin Centrifugal casting adalah membuat gaya  sentrifugal  pada  logam  coran.  Gaya  sentrifugal  dapat  terjadi  karena  adanya  putaran, sehingga  secara  prinsip  mesin  centrifugsl casting harus  bisa  memutarkan  logam  coran melalui  cetakan.  Putaran  biasanya  dihasilkan  dari  motor  listrik  dengan  daya  menyesuaikan kebutuhan  torsi  yang  dibutuhkan.  Daya  dari  motor  listrik  tersebut  disalurkan  melalui  shaft menuju ke cetakan, sehingga dapat memutarkan logam coran

## b. Kriteria Perancangan
Membangun kriteria sangatlah dibutuhkan karena akan menentukan kebutuhan yang akan  dipakai  untuk  merancang  alat  atau  mesin(Armanto  dkk,  2012).  Selanjutnya  ( Dieter, G.E, 1991 dan Sutadi dkk, 2012 ) mengemukakan 2 kriteria utama yaitu kriteria “musts” dan “wants”.  Dalam  pernacangan  mesin centrifugal casting ini  maka  kriteria  musts  dan  wants adalah:
a. Kriteria musts, yaitu kriteria yang harus dipenuhi dalam perancangan, meliputi:
− Menghasilkan gaya sentrifugal terhadap besi cor(berupa putaran)
− Cetakan mampu menampung besi cor
− Mampu mengukur kecepatan putaran
− Aman bagi operator dan lingkungan kerja
b. Kriteria wants, yaitu kriteria yang diharapkan dipenuhi dalam perancangan, meliputi: − Perakitan dan pengoperasian mudah
− Perawatan dan dan perbaikan mudah
− Biaya pembuatan dan perbaikannya murah
− Portable
− Dapat digunakan  sebagai Centrifugal casting horizontal dan vertical
− Kestabilan cetakan

## c. Perancangan Konsep Produk
Konsep produk adalah sebuah gambaran atau perkiraan mengenai teknologi, prinsip kerja, dan bentuk produk. Konsep produk merupakan gambaran singkat tentang bagaimana suatu produk  dapat  memenuhi  kebutuhan  dan  dapat  dibuat.  Konsep  produk  biasanya  di- ekspresikan  dengan  sketsa  gambar  tiga  dimensi  (3D)  dengan  uraian  atau  ke-  terangan gambar  ( Armanto  dkk,  2012 ).  Selanjutnya  hasil  konsep  perancangan  mekanisme- mekanisme  tersebut  dibandingkan  satu  dengan  yang  lain  untuk  menentukan  hasil perancangan  yang  terbaik  ( Sutadi  dkk,  2012 ).  Beberapa  konsep  rancangan  mesin Centrifugal casting untuk  pembuatan  Diesel  Cylinder  Liner  diwujudkan  dalam  beberapa alternatif.
• Mesin Centrifugal casting horizontal (alternatif I)
Prinsip  kerja  mesin Centrifugal casting horizontal  (Gambar2)  adalah  motor  listrik sebagai penggerak terhubung dengan shaft yang dilengkapi roller penggerak. Roller penggerak tersebut akan bergesekan dengan cetakan tempaty besi cor dituangkan.
• Mesin centrifugal casting kombinasi (alternatif II)
Motor listrik akan dihubungkan sdengan shaft melalui system pulley dan belt. Shaft akan  memutarkan  cetakan  yang  berisi  logam  cair.  Cetakan  dan  shaft  dihubungkan melalui system dudukan yang dikunci menggunakan baut. Rangka dari alternatif ini didesain agar dapat digunakan sebagai mesin centrifugal casting horizontal maupun vertical.
Gambar 2. Mesin Centrifugal Casting Horizontal ( www.custompartnet.com )
Gambar 3. Mesin Centrifugal casting kombinasi (alternatif 2)
• Mesin centrifugal casting kombinasi II (alternatif III)
Pada dasarnya alternatif III merupkan pengembangan dari alternatif II. Seperti hal nya alternatif  II,  motor  listrik  sebagai  sumber  tenaga  putar  dihubungkan    dengan  shaft melalui  system  pulley  dan  belt,  hanya  saja  cetakan  dan  shaft  dihubungkan  melalui system  cekam  bubut,  dan  pada  ujung  cetakan  dibuatkan  dudukan  sehingga  cetakan akan lebih stabil karena memiliki tumpuan  yang lebih banyak dari pada alternatif  II. Konsruksi dari alternatif ini didesain agar dapat digunakan sebagai mesin centrifugal casting horizontal maupun vertical.
Gambar 3. Mesin Centrifugal Casting Kombinasi (Alternatif 3)

## PEMILIHAN ALTERNATIF
Alternatif-alternatif desain mesin centrifugal casting akan dipilih berdasarkan matriks pengambilan  keputusan  ( Harsokoesoemo,  2004  dalam  Sutadi  dkk,  2012 ).  Pemilihan alternatif  sebagai  desain  yang  digunakan  sebagai  mesin centrifugal casting didasarkan melalui  penilaian  kriteria  perancangan.  Setiap  alternatif  akan  diberikan  point  1  apabila memenuhi kriteria perancangan, dan akan diberi point 0 bila tidak memenuhi. Alternatif yang mendapatkan skor tertinggi adalah desain mesin centrifugal casting terbaik.
Apabila  terjadi  keraguan  untuk  menilai  suatu  alternatif  lebih  baik  atau  lebih  buruk daripada alternatif mekanisme I, maka digunakan skor S yang berarti sama dengan alternatif mekanisme I (Pugh, 1991 dalam Sutadi dkk, 2012 ).
Tabel 1. Matriks Penilaian untuk Menentukan Desain Mesin Centrifugal Casting Kriteria Alternatif Mekanisme I II III Menghasilkan gaya sentrifugal terhadap besi cor (berupa putaran) + + + Cetakan mampu menampung besi cor + + + Mampu mengukur kecepatan putaran + + + Aman bagi operator dan lingkungan kerja + + + Perakitan dan pengoperasian mudah + + + Perawatan dan dan perbaikan mudah + + + Biaya pembuatan dan perbaikannya murah S S S Portable − + + Dapat digunakan  sebagai Centrifugal casting horizontal dan vertical − + + Kestabilan cetakan + − + Kemudahan dalam melepas cetakan + - + Σ +
Σ − Σ S 8 8 10 2 2 0 1 1 1

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil penilain matriks (Tabel 1) menunukkan bahwa alternatif III memiliki nilai yang paling  tinggi  dibandingkan  alternatif  I  dan  II,  sehingga  dijadikan  desain  dalam  pembuatan mesin centrifugal casting .  Alternatif  III  memiliki  kelebihan  jika  dibandingkan  alternatif  I yaitu  pada  portable  dan  dapat  digunakan  sebagai centrifugal casting sedangkan  jika dibandingkan  dengan  alternatif  II  memiliki  kelebihan  dalam  kriteria  kestabilan  cetakan  dan kemudahan  melepas  cetakan.    Hasil  pemilihan  alternatif  terbaik  (alternatif  III)  dijadikan acuan dalam pembuatan mesin centrifugal casting .

## PEMBUATAN DAN UJI COBA PENGOPERASIAN MESIN CENTRIFUGAL CASTING
Desain Alaternatif III merupakan acuan dalam proses pembuatan centrifugal casting . Mesin centrifugal digerakkan  oleh  motor  5,5  HP  3  phasa  dan  pengaturan  kecepatan menggunakan  inverter.  Untuk  system  tachometer  menggunakan  proximity  dan  display. Gambar menunjukkan mesin centrifugal casting yang telah dibuat.
Mesin centrifugal casting kemudian  diuji  coba  pengecoran  di  Ceper  Klaten,  untuk membuat  DCL.  Uji  coba  dilakukan  pada  kecepatan  putaran  885  rpm,  dengan  massa  logam
cairan  yang  dituang  4  kg.  Hasil  pengujian  menunjukkan  bahwa  mesin Centrifugal casting dapat beroperasi dengan baik dan menghasilkan produk DCL (Gambar 4).
(a) Uji coba mesin Centrifugal casting (b) Produk Centrifugal casting
Gambar 4. Uji coba dan produk Centrifugal casting

## KESIMPULAN
Hasil  kriteria  perancangan  mesin centrifugal casting menunjukkan  nilai  tertinggi dalam  matriks  penilaian,  sehingga  dijadikan  acuan  dalam  pembuatan  mesin Centrifugal casting .  Mesin centrifugal casting yang  telah  dibuat  kemudin  diuji  coba  pengecoran  DCL. Hasil pengujian menunjukkan bahwa mesin centrifugal casting dapat beroperasi dengan baik dan menghasilkan produk DCL.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Tim penulis mengucapkan terimakasih kepada Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi (DIKTI) atas  pendanaan  penelitian  ini  melalui  skema  Hibah  Bersaing  dana  BOPTN  Universitas Diponegoro Semarang dengan No Kontrak 184-8/UN7.5.1/PG/2014.

## DAFTAR PUSTAKA
Armanto,  Eko.  Aan  Burhanudin,  Didi,  D.K.Dian  Prabowo,  Ismoyo,  Jamari.  2012.
Perancangan Mesin Uji Tribologi Pin on Disc. Prosiding SNST ke-3, Fakultas Teknik Universitas Wahid Hasyim Semarang
ASM Handbook. 1998. Casting Volume 15. ASM International Handbook Commite.
Dephub. 2010. Informasi Transportasi. Kemenhub Dieter,  G.E.,  1991,  “  Engineering  Design  “:  A  Materials  and  Processing  Approach,  2 nd Edition, McGraw-Hill, Inc.
Harsokoesoemo, H.D, 2004, “ Pengantar Perancangan Teknik “ (Perancangan Produk), Edisi Kedua, Penerbit ITB, Bandung.
Jorstad.  John.  L..  Rasmussen.  Wayne.  M..  1993.  Aluminum Casting Technology.  U.S.A: American Foundrymen’s Society. Inc.
Joshi. A.M.. 2002. Aluminium Foundry Practice. Dept. Of Metallurgical Engg. And Material Science. Indian Institute of Technology Bombay. India.
Pugh, Stuart, 1990, “ Total Design “, Addison-Wesley Publising Company.
Sutadi, L.Y. Susilo, A.W., Ismoy, H. 2012. Perancangan Mekanisme Pengontrol Controllable
Pitch  Propeller.  Prosiding  SNST  ke-3,  Fakultas  Teknik  Universitas  Wahid  Hasyim Semarang
www. Centrifugalcasting .co.in diakses 4 September 2014 www.custompartnet.com diakses 4 September 2014 www.substech.com diakses 4 September 2014 ____________________
PENULIS:
1. IRENG SIGIT ATMANTO
2. ALAYA FADLLU HADI MUKHAMMAD
3. BAMBANG SETYOKO
Program Studi Diploma Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang Jl.Prof. H. Sudarto, SH - Tembalang, Semarang

## 4. NUGROHO SANTOSO
Program  Studi  Diploma  Teknik  Mesin  Sekolah  Vokasi  Universitas  Gadjah  Mada Yogyakarta