Vol. 11  No. 01 (2019) p-ISSN : 2089-5550 e-ISSN : 2621-3397
Pengaruh Kecepatan Putar pada Metode Pengecoran Sentrifugal dalam Pembuatan Produk Pisau Pakan Ternak dengan Material Ni-Hard1 (Roni Kusnowo)

## Pengaruh Kecepatan Putar Terhadap Hasil Coran pada Metode Pengecoran Sentrifugal dalam Pembuatan Produk Pisau Pakan Ternak dengan Material Ni-Hard1
Roni Kusnowo 1 , Kus Hanaldi 2 1,2 Jurusan Teknik Pengecoran Logam, Politeknik Manufaktur Bandung, Bandung roni@polman-bandung.ac.id

## Abstract
Animal feed knife is a tool that serves to cut and chop animal feed consisting of grass as the main ingredient  with  additives  such  as  bran,  herbs,  centrate,  cassava,  tofu  pulp  and  others.  Therefore,  as  a cutting tool must have the properties of friction resistance, impact resistance, and have good sharpness, so that the material chosen is Ni-Hard 1. The use of centrifugal casting method was chosen because it has the advantage of being able to make castings with relatively thin thickness this is due to the influence of the centrifugal force on the distribution of metal liquids throughout the cavity in the mold. Case study in this  study  is  the  use  of  centrifugal  casting  methods  as  an  alternative  to  gravity  casting  methods  to overcome  defects  of  misruns.  This  research  was  conducted  to  investigate  the  effect  of  speed  on  the formation  of  castings  products.  The  method  that  was  carried  out  began  with  a  literature  study  on centrifugal casting, and continued by determining the material, the temperature of the cast is in the range 1250ºC  -  1300ºC,  and  the  type  of  mold.  The  next  step  is  to  do  work  drawings,  pattern  making,  mold making, casting processes, fettling processes, and analysis. With variations in speed of 200 rpm, 300 rpm and 400 rpm, it can be seen the optimal speed for making this product. The results of this study obtained optimal speed at a speed of 300 rpm to make good quality of animal feed knife products.
Keywords : centrifugal casting; gravity casting; Ni-Hard1; rotate speed

## Abstrak
Pisau  pakan  ternak  adalah  alat  yang  berfungsi  untuk  memotong  dan  mencacah  pakan  ternak yang  terdiri  dari rumput sebagai bahan utama  dengan aditif seperti  dedak, ramuan,  sentrat,  singkong, ampas tahu dan lainnya. Oleh karena itu, sebagai alat pemotong harus memiliki sifat ketahanan gesek, ketahanan benturan  dan  memiliki ketajaman yang  baik, sehingga  bahan yang  dipilih adalah Ni-Hard  1. Penggunaan metode pengecoran sentrifugal dipilih karena memiliki keunggulan yaitu mampu membuat coran  dengan  ketebalan  yang  relatif  tipis.  Hal  ini  disebabkan  oleh  pengaruh  gaya  sentrifugal  pada distribusi cairan logam di seluruh rongga cetakan. Pada penelitian ini penggunaan metode pengecoran sentrifugal sebagai alternatif metode pengecoran gravitasi untuk mengatasi cacat produk cor. Penelitian bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh  kecepatan  putar  pada  pembentukan  produk  cor.  Metode  yang dilakukan dimulai dengan studi literatur tentang metode pengecoran sentrifugal dan diilanjutkan dengan menentukan bahan, suhu gips berada di kisaran 1250 0 C – 1300 0 C serta jenis cetakan. Langkah selanjutnya adalah  mengerjakan  gambar  kerja,  pembuatan  pola,  membuat  cetakan,  proses  pengecoran,  proses fettling, dan analisis. Dengan variasi kecepatan 200 rpm, 300 rpm dan 400 rpm, dapat dilihat kecepatan optimal untuk membuat produk ini. Hasil penelitian ini menunjukkan kecepatan optimal pada kecepatan 300 rpm untuk membuat produk pisau pakan ternak berkualitas baik.
Kata kunci : pengecoran sentrifugal; gravity casting; Ni-Hard1; kecepatan putar

## 1.  PENDAHULUAN
Kebutuhan makanan ternak merupakan dasar dalam usaha pengembangan peternakan terutama untuk ternak ruminansia termasuk di dalamnya sapi perah, sapi potong (pedaging). Hal ini dimungkinkan bila kita mampu mengelola strategi penyediaan pakan hijauan baik rumput maupun legum. Di Indonesia dengan  kondisi  iklim  dan  tanah  yang  subur  membuat  peternak  tidak  pernah  memikirkan  dan merencanakan penyediaan pakan hijauan yang cukup baik kualitas maupun kuantitasnya. Sebagian besar peternak  umumnya  belum  memiliki  lahan  yang  cukup untuk  budidaya  hijauan,  bahkan  ada  yang  tidak memiliki  lahan kebun  rumput.  Keterbatasan  lahan untuk  penanaman hijauan merupakan  kendala  bagi peternak.  Di samping itu para  peternak  belum  mengupayakan lahan kebun  rumputnya dikelola  secara baik  dan  efektif  sehingga  produktivitasnya  belum  optimal.  Kebutuhan  pakan  ternak  pada  tahun  2017 sebesar 12,85 juta ton. Mengingat besarnya kuantitas rumput yang akan dicacah, kegiatan pencacahan hanya mungkin dilakukan dengan menggunakan mesin. Spesifikasi mesin pencacah juga harus memenuhi kebutuhan dan kondisi peternak sapi yang ada di Indonesia. Salah satu komponen yang paling penting dari mesin pencacah pakan ternak ini adalah pisau.
Pisau pakan ternak adalah sebuah alat yang berfungsi untuk  memotong dan mencacah pakan ternak yang terdiri dari rumput sebagai bahan utama dengan tambahan seperti bekatul, ramuan, sentrat, ketela, ampas tahu dan lainnya yang dibutuhkan untuk memenuhi gizi ternak agar daging ternak cepat berkembang. Pisau pakan ternak sebagai alat potong harus memiliki sifat tahan gesek, keras, tahan karat, dan  memiliki  ketajaman  yang  baik.  Pisau  pakan  ternak  ini  memiliki  ukuran  ketebalan  3  mm.  Adapun produknya seperti pada Gambar 1.
Gambar 1. Pisau pakan ternak
Pengembangan  dalam  proses  pembuatan  pisau  pakan  ternak  ini  perlu  dilakukan  mengingat kebutuhan mesin pencacah rumput pada tahun 2003 sebanyak 6.598 unit [1]. Pisau potong pakan ternak ini umumnya dibuat dengan proses pengecoran logam metode gravity casting . Akan tetapi penggunaan proses tersebut pada pembuatan produk pisau  pakan ternak ini belum optimal. Karena ketebalan produk pisau pakan ternak ini relatif tipis, sehingga produk ini sulit untuk dibuat dengan metode gravity casting . Produk coran yang tipis sangat rentan untuk mengalami cacat coran, adapun cacat coran yang umumnya terjadi pada produk pisau pakan ternak ini adalah cacat misruns yaitu cacatpada coran karena pengisian cairan pada cetakan tidak penuh. Untuk mengatasi cacat coran misruns pada produk pisau pakan ternak, perlu  dilakukan  penelitian  pembuatan  pisau  potong  pakan  ternak  dengan  menggunakan  metode  lain, yaitu proses pengecoran logam metode  pengecoran sentrifugal ( centrifugal casting ). Metode ini dipilih karena memiliki kelebihan mampu membuat produk coran dengan ukuran ketebalan yang relatif tipis, hal ini disebabkan karena adanya pengaruh dari gaya sentrifugal terhadap distribusi cairan logam keseluruh rongga pada cetakan [2]-[3]. Berdasarkan beberapa hasil penelitian, produk coran yang dihasilkan melalui metode centrifugal casting lebih baik dibandingkan dengan gravity casting [4]-[5]. Selanjutnya penelitian ini akan berfokus pada proses pembuatan produk pisau potong pakan ternak dengan metode pengecoran sentrifugal dengan mencari kecepatan putar optimal  untuk menghasilkan produk terbaik.

## 2.   METODE PENELITIAN
Metode  penelitian  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  analisis  deskriptif  yaitu mengamati,  mengukur  dan  menghitung  spesifikasi  produk,  kemudian  menganalisis  data  sehingga  ada kontribusi baru dalam proses dan produk.

## 2.1.   Perancangan Coran
Dalam perancangan coran ini meliputi penentuan: temperatur pouring , jenis cetakan, metode sentrifugal yang digunakan, dan material yang digunakan.
a.  Temperatur Pouring
Besarnya  temperatur  haruslah  persis  pada  setiap  percobaan.  Pada  penelitian  ini  temperatur pouring yang digunakan adalah 1300 0 C – 1350 0 C. Hal ini mengacu pada dasar teori yang dibahas pada bab dua bahwa temperatur cair material Ni-Hard 1 adalah 1260 0 C.
b.   Cetakan
Cetakan  adalah  media  yang  digunakan  untuk  membentuk  produk  coran.  Jenis  cetakan  yang ditetapkan  pada  penelitian  ini  adalah  menggunakan  pasir  cetak  kering  yaitu  pasir  cetak  CO2  Process. Adapun alat–alat yang digunakan adalah rangka cetak diameter 280 mm dengan tinggi 50 mm, penumbuk kayu, pola kayu, mesin mixer, gelas ukur, matabor dan meja kerja.
c.   Metode Sentrifugal
Pada  penelitian  ini  menggunakan  metode  sentrifugal  yaitu  jenis  yang  menggunakan  saluran turun  dan  saluran  masuk  untuk  menyuplai  cairan  ke  benda  coran.  Pemilihan  metode  sentrifugal  ini dilakukan untuk pembuatan produk pisau pakan ternak karena bentuknya yang tidak silinder, bentuk yang tidak  silinder  ini  sangat  sulit  dibuat  dengan  menggunakan  dua  jenis  sentrifugal  yang  lain  yaitu true centrifugal casting dan semicentrifugal casting .Metode centrifuge centrifugal casting adalah pilihan yang paling cocok untuk benda coran yang tipis seperti pisau pakan ini. Dalam pengecoran centrifuge cetakan dirancang dengan beberapa rongga cetak yang diletakkan disebelah luar dari pusat rotasi sedemikian rupa sehingga  logam  cair  yang  dituangkan  ke  dalam  cetakan  akan  di  distribusikan  ke  setiap  rongga  cetak melalui ingate dengan gaya sentrifugal, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2 berikut ini.
Gambar 2. Proses pengecoran centrifuge centrifugal casting .
d.  Material
Material  yang  ditetapkan  pada  penelitian  ini  adalah  Ni-Hard  1.  Pemilihan  material  ini berdasarkan tuntutan sifat pada produk pisau pakan yaitu tahan gesek, keras, tahan karat, dan memiliki ketajaman yang baik.  Material Ni-Hard 1 memiliki ketahanan abrasif, kekerasan, dan tahan karat  yang baik,  pemilihan  jenis  material  ini  juga  dikarenakan  pada  proses  pembuatannya  mudah  dan  murah. Kekerasan  pada  material  ini  bertujuan  agar  produk  ini  bisa  ditajamkan  dengan  baik.  Material  ini  juga diharapkan  memiliki  ketahanan  korosi  yang  baik  dikarenakan  terdapat  fasa  karbida  chrom  yang melindungi material dari korosi. Sehingga diharapkan pada penggaplikasian pisau ini ketika di gunakan untuk mencacah pakan ternak tidak menyebabkan pakan mengandung unsur karat yang membahayakan untuk ternak tersebut.
Adapun sifat fisik dan mekanik bahan Ni-Hard 1 tercantum dalam Tabel 1.

## Tabel 1. Sifat fisik dan mekanik material Ni-Hard1
Density ( g/cm 3 ) 7,6 – 7,8 Thermal Conductivity ( W/m.K ) 15 – 30 Melting Temperature (ºC) 1260 Modulus of Elasticity (Gpa) 169 – 183 Tensile Strength (Mpa) 500 – 620 Casting Hardness (HBN) 550 – 690

## 2.2.   Perhitungan Kecepatan
Mengacu  pada  rumus  perhitungan  yang  ada  [6]  diperoleh  nilai  kecepatan  pada  penelitian  ini sebagai berikut :
Gaya Centrifugal (Fc) : 75G = 75 x 9,81 m/s2 = 735,75 m/s2 Radius Terluar Benda (r) : 148 mm = 0,148 m Massa Benda (m) = 4 Kg. Fc = ω2 . r . m ω2 = Fc/(r .  m) ω=√(Fc/(r.m)) ω=√(735,75/(0,148 x 0,4)) ω = 31,53rad/s Berdasarkan  hasil  perhitungan  di  atas,  diperoleh  hasil  31,53  rad/s  kemudian  hasil  ini dikonversikan ke dalam satuan rpm yaitu hasil dikali 60/2π  sehingga diperoleh nilai kecepatan 301,08 rpm. Kecepatan ini dijadikan sebagai acuan kecepatan yang kemudian divariasikan menjadi 200 rpm, 300 rpm, dan 400 rpm.

## 2.3.   Proses Pengecoran Logam
Proses  pengecoran  logam  meliputi  pembuatan  cetakan  dan  proses  pouring.  Di  dalam  proses pembuatan  cetakan,  menggunakan  cetakan  pasir  kering  CO2  process,  dan  pada  proses  pouring  atau proses penuangan cairan dari ladel kedalam cetakan. Proses ini harus secepat mungkin untuk menjaga temperatur cairan tidak drop ketika masuk kedalam cetakan. Pada penelitian ini ditetapkan temperatur pouring pada 1300 0 C – 1350 0 C.

## 2.4.   Pengujian Kekerasan
Pengujian  kekerasan  menggunakan  mesin  uji  rockwell  dengan  beban  150  kgf,    menggunakan skala  rockwell  C,  dan  menggunakan indentor  diamond  cone sesuai  standar  ASTM  E  18.  Pengujian  ini bertujuan untuk melihat perbedaan kekerasan yang dihasilkan dari metode pengecoran sentrifugal  dan gravity  casting .  Nilai  kekerasan  ini  akan  berpengaruh  pada  kemampuan  produk  untuk  ditajamkan. Berdasarkan pada ASTM A 532 A nilai kekerasan minumum untuk material Ni-Hard 1 adalah 53 HRC.

## 3.   HASIL DAN PEMBAHASAN
Proses pengecoran dilakukan di workshop Pengecoran Logam pada Jurusan Pengecoran Logam Polman Bandung. Proses pengecoran dengan metode pengecoran sentrifugal disajikan pada Gambar 3.

## 3.1.   Hasil percobaan 1
Percobaan pertama dilakukan dengan kecepatan 200 rpm. Pada benda hasil percobaan pertama terlihat pada Gambar 4.
Percobaan 1 Hasil A B C Panjang (mm) 110 110 108 Lebar (mm) 42 41 40 Tebal (mm) 4 4 4 Temp. Pouring (ºC) 1320ºC Material Ni-Hard 1 Kecepatan (rpm) 200 rpm Berat Produk (Kg) 108,3 103,8 100,5

## Gambar 4. Hasil percobaan 1
Pada percobaan pertama produk coran belum terbentuk dengan baik, bisa dilihat pada Gambar 4  terdapat  cacat  pada  produk  coran.  Pada  produk  A  produk  coran  mengalami  penambahan  ketebalan dikarenakan cetakan yang pecah dapat dilihat dari bentuk yang terdapat pada produk A. Pada produk B dan  C,  bentuk  produk  tidak  terbentuk  secara  sempurna.  Pada  produk  ini  terdapat  cacat  misruns  yaitu cacat pada produk cor dikarenakan pengisian cairan logam pada cetakan tidak penuh. Atau dengan kata lain,  cacat  cor  ini  terjadi  akibat  pembekuan  logam  yang  prematur  sebelum  cetakan  terisi  penuh  oleh cairan.  Ciri–ciri yang  dimiliki  oleh  cacat  ini  adalah memiliki bentuk  bulat  atau  membentuk  radius pada ujungnya seperti lidah, serta permukaan yang halus dan licin.

## 3.2.   Hasil percobaan 2
Percobaan  kedua  dilakukan  dengan  kecepatan  300  rpm.  Pada  benda  hasil  percobaan  kedua terlihat pada Gambar 5.
Percobaan 2 Hasil A B C Panjang (mm) 110 110 110 Lebar (mm) 40 40 40 Tebal (mm) 3 3 3 Temp. Pouring (ºC) 1325ºC Material Ni-Hard 1 Kecepatan (rpm) 300 rpm Berat Produk (Kg) 96,8 91,2 93,1
Gambar 5. Hasil percobaan 2
Pada  percobaan  kedua,  produk  coran  terbentuk  dengan  sangat  baik.  Produk  yang  dihasilkan sangat  baik  dan  tidak  terjadi  cacat  misruns.  Hal  ini  senada  dengan  nilai  perhitungan  yang  dilakukan sebelumnya, dimana nilai kecepatan optimum untuk membuat produk pisau pakan ternak ini adalah 300 rpm. Kecepatan pada percobaan kedua ini merupakan nilai kecepatan yang optimal sesuai dengan hasil perhitungan menggunakan rumus yang dibahas pada bab sebelumnya. Hal ini membuktikan bahwa rumus perhitungan yang tuliskan oleh Kamlesh sesuai dan bisa diterapkan dalam pembuatan produk coran ini.
A B C A B C

## 3.3.   Hasil percobaan 3
Percobaan  ketiga  dilakukan  dengan  kecepatan  400  rpm.  Pada  benda  hasil  percobaan  ketiga terlihat pada Gambar 6.
Percobaan 3 Hasil A B C Panjang (mm) 110 110 110 Lebar (mm) 40 40 40 Tebal (mm) 4 4 4 Temp. Pouring (ºC) 1318ºC Material Ni-Hard 1 Kecepatan (rpm) 400 rpm Berat Produk (Kg) 82,0 84,2 86,3

## Gambar 6. Hasil percobaan 3
Pada pengecoran ketiga, produk coran dapat terbentuk akan tetapi ada beberapa daerah yang tidak  maksimal  terisi oleh  cairan.  Daerah tersebut  berada  pada ujung  produk coran hal ini  disebabkan karena  daerah  tersebut  sangat sedikit  menerima gaya  sentrifugal. Selain  itu pada kecepatan 400 rpm, produk  coran  mengalami  penambahan  ketebalan  pada  daerah  terjauh  dari  pusat  jari–jari.  Hal  ini dikarenakan gaya sentrifugal yang mendorong cairan ke dalam rongga cetak terlalu besar, sehingga cairan menumpuk pada ujung produk coran. Selain itu terlihat dari berat produk pada percobaan ketiga memiliki nilai yang lebih rendah, hal ini diduga terbentuknya cacat gas di bagian dalam pada produk coran yang disebabkan dari putaran yang terlalu tinggi.

## 3.4.   Hasil pengujian kekerasan
Pengujian kekerasan yang dilakukan menggunakan metode pengujian kekerasan Rockwell yang mengacu kepada standar ASTM E 18 dengan skala kekerasan skala C, gaya pembebanan yang digunakan sebesar 150 kgf, dan menggunakan indentor diamond cone seperti pada Gambar 7. Pengujian langsung dilakukan pada produk coran.
Gambar 7. Proses pengujian kekerasan Rockwell
Setelah proses pengujian kekerasan Rockwell dilakukan, langkah selanjutnya adalah proses pengolahan data hasil dari proses pengujian, adapun data hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 2.
A B C

## Tabel 2. Hasil pengujian kekerasan Rockwell
Produk Coran Beban Awal Beban Utama Hasil Pengujian Rata- rata A B C Rpm 200 10 140 55,7 55,9 55,9 55,8 Rpm 300 10 140 55,9 55,1 56,0 55,7 Rpm 400 10 140 55,2 55,3 55,9 55,5 Gravity Alt 1 10 140 56,6 56,5 56,0 56,4 Gravity Alt 2 10 140 56,3 55,3 55,9 55,8
Hasil pengujian kekerasan pada Tabel 2 diperoleh nilai kekerasan yang tidak jauh berbeda antara kekerasan  dengan  metode  pengecoran  sentrifugal  dengan  metode gravity  casting .  Nilai  kekerasan  ini sesuai dengan standar ASTM A532A untuk nilai kekerasan material Ni-Hard 1.
Berdasarkan  ketiga  proses  percobaan  dengan  variasi  kecepatan  yang  berbeda-beda  terbukti memberikan  pengaruh  yang  signifikan  terhadap  hasil  benda  coran  yang  dihasilkan  melalui  metode pengecoran sentrifugal. Temuan ini sejalan dengan hasil penelitian [5] dimana variasi perubahan putaran pada metode sentrifugal dapat mempengaruhi hasil coran yang dihasilkan, baik dari segi cacat penyusutan luar maupun peningkatan kekuatan.

## 4.   SIMPULAN
Dari hasil penelitian dapat ditarik kesimpulan bahwa kecepatan optimal untuk membuat produk coran pisau pakan ternak ini adalah 300 rpm. Karena pada kecepatan ini produk terbentuk dengan sangat baik.  Nilai kekerasan  tidak  mengalami  perubahan  yang  signifikan pada metode pengecoran sentrifugal maupun pada metode gravity casting yaitu berada pada 55 HRC. Selain itu diperoleh kesimpulan lainnya bahwa  metode  pengecoran  sentrifugal  ini  sangat  baik  diterapkan  sebagai  alternatif  untuk  membuat produk coran yang relatif tipis.
Dari  penelitian  yang  sudah  dilakukan  penulis  menyarankan  untuk  melakukan  percobaan  lain seperti pembuatan sampel uji tarik yang berbentuk plat sebagai alternatif proses pembuatannya. Selain itu  sebelum  melakukan  penelitian  dengan  menggunakan  mesin  sentrifugal  ini  sebaiknya  lakukan perbaikan–perbaikan seperti penambahan penutup atas dan melakukan proses bubut untuk memperbaiki dudukan piringan yang tidak stabil agar meminimalisir getaran yang dihasilkan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. Didi  Joko  Susilo,  Purwadi  Joko  Widodo,  Ubaidillah,  “  Mekanisasi  Proses  Pencacahan  Bahan  Pakan Ternak dalam Pembuatan Pakan Ternak Fermentasi”, Jurnal Mekanika , vol.11, no.1, pp. 31-36, 2012.
[2]. Roni Kusnowo, Sophiadi Gunara, “Engineering design of centrifugal casting machine”, AIP Conference Proceedings, Solo, 2017, DOI: 1855. 030026. 10.1063/1.
[3]. Anupam Das,  S C. Mondal, Thakkar J J., Maiti J., “ A methodology for modeling and monitoring of centrifugal casting process”, International Journal of Quality & Reliability Management , Vol. 32 Issue: 7, pp.718-735, 2015,https://doi.org/10.1108/IJQRM-07-2013-0122.
[4]. William    S.  Ebhota,  Akhi  S.  Karun,  Freddie  L.  Inambao,  “Centrifugal  casting  technique  baseline knowledge, applications, and processing parameters: Overview”, International Journal  of Materials Research , 2016, DOI: 10.3139/146.111423.
[5]. Nugroho Santoso, Widia Setiawan, “Variasi perubahan putaran pada pengecoran aluminium bentuk puli dengan metode centrifugal  casting  terhadap  peningkatan  kekuatan  mekanik”, Jurnal Material Teknologi Proses , Vol. 1 no.1, pp.9-11, 2015.
[6]. Kamlesh, Centrifugal Casting [online], diakses 12 Agustus 2018, available:
http://efoundry.iitb.ac.in/TechnicalPapers/dissertations/Kamlesh-CentrifugalCasting.pdf