i

TUGAS AKHIR

ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS ALUMINIUM

PADUAN Al-Si-Cu DENGAN MENGGUNAKAN

CETAKAN PASIR

Tugas Akhir ini Disusun Guna Memperoleh Gelar Sarjana

Strata Satu Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun :

AZIS NUR EVA NIM: D 200 06 0072

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2012

v

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR

vi

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 Alam Nasyarah : 6-8)

”Hidup adalah belajar, kehidupan adalah pelajaran.

Mati adalah misteri, penentuan dan akherat adalah prestasi hidup.

Maka janganlah kamu hidup dengan mimpi-mimpi, tapi hidupkanlah

mimpi-mimpimu”

(Abdullah Gymnastiar)

’’Ada dua cara menjalani hidup, yaitu menjalaninya dengan keajaiban-

keajaiban atau menjalaninya dengan biasa-biasa saja ’’

(Albert Einstein)

vii

PERSEMBAHAN

Sujud syukurku pada-Mu Illahi Robbi yang senantiasa memberikan

kemudahan bagi hamba-Nya yang mau berusaha. Petunjuk dan

bimbingan-Mu selama hamba menuntut ilmu diperantauan berbuah karya

sederhana ini yang kupersembahkan kepada :

Agamaku yang telah mengenalkan aku kepada ALLAH SWT serta

Rosul-Nya yang mengarahkan dari jalan dari gelap-gulita menuju

terang benderang, terimakasih ALLAH atas ridhonya hingga saya

dapat menyelesaikan tugas akhir ini, walaupun kadang keluar dari

jalan yang Engkau tetapkan. (“Engkau yang mendengar do’aku

dan mengabulkan jerih payahku”).

Ayah dan Ibu tercinta, dengan do’a, cinta dan kasih sayang

tulusnya selalu senantiasa memberikan kekuatan dalam setiap

langkah ananda, terima kasih atas semua pengorbanan yang tidak

ternilai harganya.

Adikku Eva Ratnawati, S.pd dan Eva Zuliyana yang selalu

memberikanku do’a, inspirasi maupun dukungan kepadaku.

Kekasihku ikah terima kasih atas perhatian dan dorongan

semangatnya, i love you.

Teman-temanku teknik mesin yang selalu membantuku saat

senang maupun susah hingga selesainya Tugas Akhir ini.

Almamater Fakultas Teknik UMS.

Dan semua pihak yang telah membantu, semoga ALLAH SWT

yang membalas segala kebaikanmu.

viii

ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS ALUMINIUM PADUAN AL-

SI-CU DENGAN MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR

Azis Nur Eva, Masyrukan, Agus Hariyanto

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Unversitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura

Email:azisnureva@yahoo.co.id

ABSTRAKSI

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis pada aluminium paduan yang dicetak dengan menggunakan cetakan pasir.

Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah aluminium paduan yang berasal dari daur ulang aluminium bekas, yang dilebur di dalam dapur krusible tipe ciduk dan dicetak didalam cetakan pasir. Alat yang digunakan dalam uji tarik yaitu Servopuser. Sedangkan alat yang digunakan dalam uji impak, uji kekerasan, uji struktur mikro, dan uji komposisi kimia secara berturut-turut adalah Charpy Testing, Hardness tester, Olympus Metallurgycal Microscope, Emision Spectrometer. Adapun cara pengujian ini adalah, pada pengujian tarik menggunakan standar ASTM B557 pengujian ini dilakukan dengan cara menarik spesimen sampai patah yang hasilnya dapat dilihat pada komputer, pengujian impak menggunakan standar ASTM E23, pengujian ini dilakukan dengan cara memukulkan bandul ke spesimen uji hingga patah, dan hasilnya bisa terlihat pada indikator pencatatan hasil, pengujian kekerasan menggunakan pengujian brinell dengan standar ASTM E10, pengujian struktur mikro dilakukan dengan standar ASTM E3 cara melihat spesimen dibawah mikroskop dan pengujian komposisi kimia dilakukan dengan standar ASTM E1251 cara menembakkan gas argon kepermukaan spesimen, sehingga hasilnya akan terbaca pada komputer.

Dari hasil pengujian pada aluminium paduan dengan cetakan pasir diperoleh harga tegangan tarik maksimal yaitu 93.8 N/mm2. Pada pengujian impak energi yang diserap rata-rata adalah 1.47 Joule, harga impak rata-rata 0,018 (J/mm2). Pada pengujian kekerasan didapat HB = 84.3 BHN. Komposisi kimia pada aluminium paduan dengan cetakan pasir didapat kandungan unsur-unsur utama yaitu Al = 87.58 %, Si = 7.93 %, Cu = 2.8030 % dan Mg = 0,5047 %.

Kata kunci : Aluminium (Al), Cetakan, Paduan, Pasir.

ix

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum wr. wb.

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala nikmat, rahmat, taufik,

dan hidayah-Nya sehingga Tugas Akhir dengan judul "Analisis Sifat

Fisis dan Mekanis Aluminium Paduan Al-Si-Cu dengan Menggunakan

Cetakan Pasir" dapat terselesaikan dengan lancar. Shalawat dan salam

kehadirat manusia pilihan-Nya, Muhammad SAW, yang dengan

perjuangan beliau manusia dapat selalu dijalan-Nya.

Di dalam penyusunan Tugas Akhir ini penulis mengucapkan terima

kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada semua pihak yang

telah membantu penulis dalam menyusun Tugas Akhir ini, dan penulis

sampaikan dengan tulus dan hormat kepada:

1. Bapak Agus Riyanto, MT., selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Sartono, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3. Bapak Ir. Masyrukan, MT., selaku Pembimbing I yang telah

berkenan memberikan dukungan serta meluangkan waktu dan

pikiran dalam memberikan bimbingan.

4. Bapak Ir. Agus Haryanto, MT., selaku Pembimbing II yang

telah memberikan dukungan, arahan serta bimbingan dalam

penulisan Tugas Akhir ini..

x

5. Bapak Amin Sulistiyanto.ST, selaku Pembimbing Akademik.

6. Segenap dosen dan staf karyawan Fakultas Teknik Jurusan

Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.

7. Bapak Ibu tercinta yang telah membesarkan dan mendidikku

agar menjadi menusia yang berguna. Doa, restu dan

pengorbananmu sangat berarti untukku. kedua adikku thank’s

to your support.

8. Teman-teman mahasiswa angkatan 2006 Jurusan Teknik

Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

9. Semua pihak yang telah membantu penyusunan Tugas Akhir

ini yang tidak dapat penulis sampaikan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak

kekurangan, karena keterbatasan pengetahuan penulis. Oleh karena itu

penulis mengharapkan saran dan bimbingan dari semua pihak demi

perbaikan penulisan dan penyusunan tugas berikutnya. Akhirnya penulis

berharap semoga Tugas Akhir ini memberikan manfaat bagi penulis dan

pembaca, amin.

Wassalamu’alaikum wr. wb.

Surakarta, Juni 2012

Penulis

xi

DAFTAR ISI

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

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ..................................................... ii

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

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

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ...................................................................... v

HALAMAN MOTTO ................................................................................................... vi

PERSEMBAHAN .......................................................................................... vii

ABSTRAKSI ................................................................................................. viii

KATA PENGANTAR ....................................................................................... ix

HALAMAN DAFTAR ISI ........................................................................................... xi

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

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

DAFTAR SIMBOL ................................................................................................. xviii

DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................................. xix

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2. Batasan Masalah ............................................................................... 2

1.3. Tujuan Penelitian ............................................................................... 3

1.4. Metode Penelitian .............................................................................. 3

1.5. Sistematika Penulisan ..................................................................... 5

xii

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

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

2.2. Dasar Teori ..................................................................................... 9

2.2.1. Aluminium .................................................................... 9

2.2.2. Aluminium Murni .......................................................... 9

2.2.3. Aluminium Paduan .................................................... 11

2.2.4. Unsur Paduan Utama Aluminium .............................. 11

2.2.5. Klasifikasi Aluminium Paduan........................................ 13

2.3. Jenis-Jenis Pengecoran ............................................................. 17

2.3.1. Pengecoran Dengan Cetakan Pasir ........................... 17

2.3.2. Pengecoran Dengan Cetakan Logam .......................... 18

2.4. Proses Pengecoran Aluminium ........................................... 20

2.4.1. Pencairan Logam Aluminium (Al) .............................. 20

2.4.2. Cetakan ...................................................................... 21

2.4.3. Penuangan ................................................................. 23

2.4.4. Pembongkaran dan Pembersihan Coran .................. 24

2.4.5. Pemeriksaan dan Pengujian Hasil Coran ................... 25

2.5. Metode Pengujian ................................................................. 26

2.5.1. Pengujian Komposisi Kimia ......................................... 26

2.5.2. Pengujian Metalografi ................................................. 26

2.5.3. Pengujian Kekerasan Brinell ....................................... 27

2.5.4. Pengujian Tarik ........................................................... 28

2.5.5. Pengujian Impact .............................................................. 32

xiii

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Bahan .................................................................................. 36

3.2. Alat Penelitian ..................................................................... 36

3.3. Diagram Alir penelitian ......................................................... 41

3.4. Studi Literatur ....................................................................... 42

3.5. Studi Lapangan .................................................................... 42

3.6. Penyiapan Bahan Aluminium Cor ......................................... 42

3.7. Cetakan Pasir ............................................................................... 43

3.8. Proses Peleburan Aluminium ..................................................... 43

3.9. Proses Penuangan Aluminium Cair Kedalam Cetakan

Pasir ............................................................................................... 44

3.10. Pembuatan Spesimensesuai Standar Pengujian.................. 44

3.11. Pengujian ............................................................................. 48

3.12. Hasil Penelitian ..................................................................... 55

3.13. Pembahasan ....................................................................... 55

3.14. Kesimpulan .................................................................................. 55

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Uji Komposisi Kimia Dan Pembahasan ...................... 56

4.1.1. Data Hasil Uji Komposisi Kimia ................................... 56

4.1.2. Pembahasan Hasil Uji Komposisi Kimia ..................... 57

4.2. Hasil Pengujian struktur mikro dan Pembahasan ................ 58

4.2.1 Data Hasil Uji struktur mikro ..................................... 58

4.2.2 Pembahasan Hasil Uji strutur mikro ............................ 58

xiv

4.3 Hasil Uji Kekersan dan Pembahasan .................................. 59

4.3.1 Data Hasil Uji kekerasan .......................................... 59

4.3.2 Pembahasan Hasil Uji kekerasan ............................. 60

4.4 Data Hasil Uji Tarik dan Pembahasan .................................. 60

4.4.1 Data Hasil Uji tarik .................................................... 60

4.4.2 Pembahasan Hasil Pengujian Tarik ......................... 62

4.5 Data Hasil Uji Impak dan Pembahasan ................................ 63

4.5.1. Data Hasil Uji Impak .................................................. 63

4.5.2. Pembahasan Data Hasil Uji Impact .............................. 63

BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan Penelitian ......................................................... 64

5.2. Saran ................................................................................... 65

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Diagram fasa Al-Si .............................................................. 13

Gambar 2.2. Diagram fasa Al-Cu ............................................................ 14

Gambar 2.3. Struktur mikro paduan Al-Si-Cu .......................................... 16

Gambar 2.4. Tanur Krus Nyala Api .......................................................... 20

Gambar 2.5. Skema Spesimen Uji Tarik ................................................ 28

Gambar 2.6. Diagram Tegangan – Regangan Teknik ............................. 30

Gambar 2.7. Garis Modulus .................................................................... 31

Gambar 2.8. Spesimen Uji Impact ........................................................... 33

Gambar 2.9. Skema Uji Impact ................................................................ 33

Gambar 2.10. Striking Edge ...................................................................... 33

Gambar 2.11. Karakteristik Keretakan Beban Impact ................................ 35

Gambar 3.1. Aluminium, Silikon, Tembaga ............................................. 36

Gambar 3.2. Tanur Krusible .................................................................... 37

Gambar 3.3. Kuali Penuang Logam Cair Kedalam Cetakan ................... 37

Gambar 3.4. Penuang, Pengaduk, Tuas Pengangkat Kuali .................... 38

Gambar 3.5. Cetakan Pasir .................................................................... 38

Gambar 3.6. Alat Uji Struktur Mikro ......................................................... 39

Gambar 3.7. Alat Uji Kekerasan Brinell ................................................... 39

Gambar 3.8. Alat Uji Tarik ....................................................................... 40

Gambar 3.9. Alat Uji Impact .................................................................... 40

Gambar 3.10. Alat Uji komposisi kimia Emision Spectrometer .................. 40

xvi

Gambar 3.11. Diagram Alir Penelitian ...................................................... 41

Gambar 3.12. Spesimen Uji Komposisi Kimia .......................................... 49

Gambar 3.13. Spesimen Uji Foto Mikro ..................................................... 50

Gambar 3.14. Spesimen Uji Kekerasan .................................................... 51

Gambar 3.15. Spesimen Uji Tarik .............................................................. 53

Gambar 3.16. Spesimen Uji Impak ............................................................ 54

Gambar 4.1. Foto Struktur Mikro Aluminium Paduan Cetakan Pasir

,Dengan Perbesaran 200 X ................................................ 58

Gambar 4.2. Grafik Tegangan Terhadap Regangan Aluminium Paduan

Cetakan Pasir ..................................................................... 61

Gambar 4.3. Grafik Modulus Elastisitas Terhadap Regangan Aluminium

Paduan Menggunakan Cetakan Pasir ................................ 61

Gambar 4.4. Grafik Kekakuan Terhadap Regangan Aluminium Paduan

Menggunakan Cetakan Pasir ............................................. 62

Gambar 4.5. Patahan Impak Aluminium Paduan Dengan Menggunakan

Cetakan Pasir ..................................................................... 63

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Sifat Fisik Aluminium ............................................................... 10

Tabel 2.2. Sifat Mekanik Aluminium ......................................................... 10

Tabel 2.3. Komposisi Alumunium Alloy A380 ........................................... 16

Tabel 2.4. Propertis Alumunium Alloy A380 ............................................. 16

Tabel 4.1. Data Hasil Uji Komposisi Kimia Aluminium Paduan Dengan

Menggunakan Cetakan Pasir................................................... 56

Tabel 4.2. Data Hasil Uji Kekerasan Aluminium Paduan Dengan

Menggunakan Cetakan Pasir................................................... 60

Tabel 4.3. Data Hasil Uji Tarik Aluminium Paduan Dengan Menggunakan

Cetakan Pasir .......................................................................... 60

Tabel 4.4. Data Hasil Pengujian Impak Aluminium Paduan Dengan

Menggunakan Cetakan Cetakan Pasir .................................... 63

xviii

DAFTAR SIMBOL

σ

P

A

Ε

l

lo

E

D

HB

F

D

d

a

b

E serap

E impak

α

β

r

= Tegangan tarik (N/mm2)

= Gaya (N)

= Luas Penampang Mula-Mula (mm2)

= Regangan spesifik (%)

= Perpanjangan (mm

= Panjang awal (mm)

= Modulus elastisitas (N/mm2) atau (MPa)

= Kekakuan (N/mm2) atau (MPa)

=Nilai keras mikro Brinell (HBN)

=Beban tekan (N)

=Diagonal penetrator (mm)

=diagonal tumbukkan penetrator (mm)

= Luas penampang dibawah takik (mm2)

= Sudut ayunan mematahkan benda uji

= Energi yang terserap (J)

= Kekuatan impak (J/mm2)

= Sudut kampak/godam sebelum bekerja

= Sudut kampak/godam setelah bekerja

= Jari-jari (m).

xix

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Tabel unsur periodik

Lampiran 2. Tabel sifat-sifat mekanik

Lampiran 3. Jenis- jenis paduan Aluminium

Lampiran 4. Karakteristik jenis-jenis paduan Aluminium

Lampiran 5. Standar ASTM E1251

Lampiran 6. Standar ASTM E3

Lampiran 7. Standar ASTM E10

Lampiran 8. Standar ASTM B557

Lampiran 9. Standar ASTM E23

Lampiran 10. Jenis-Jenis Baja ( Types Of Steel )

Lampiran 11. Makara, Teknologi, Volumen 12, No. 1 April 2008

Lampiran 12. Tabel Hasil Pengujian Tarik Yang Pertama Dan Kedua

Lampiran 13. Tabel Hasil Pengujian Tarik Yang Ketiga

Lampiran 14.Grafik Hasil Pengujian Tarik

Lampiran 15. Grafik-Grafik Pada Pengujian Tarik Yang Pertama

Lampiran 16. Grafik-Grafik Pada Pengujian Tarik Yang Kedua

Lampiran 17. Grafik-Grafik Pada Pengujian Tarik Yang Ketiga

Lampiran 18. Hasil Pengujian Kekerasan

Lampiran 19. Hasil Pengujian Impak