4

BAB. II

TINJAUAN. PUSTAKA.

2.1 Aluminium.

Material.aluminium.adalah logam.ringan non feros sifatnya kuat

.terhadap.korosi, bisa menghantaran listrik dengan baik. Aluminium paling

banyak dipergunakan sebagai.peralatan.rumah.tangga, konstruksi pesawat

terbang, otomotif, konstruksi kapal laut , dan lain lain. Untuk meningkatkan

kekuatan mekaniknya, maka logam aluminium dapat dipadukan dengan jenis-

jenis unsur lain seperti Cu, Si, Mg, Zn, .Mn, .Ni, dan unsur lain (Samsudi Raharjo,

2012).

Sifat lain Aluminium.murni adalah lunak, umur tahan lama, berbobot

ringan, bisa ditempa dengan penampilan luar bervariasi tergantung dari kekerasan

permukaannya (Nadca, 1997).

Harga – harga sifat aluminium ini dapat ditunjukkan pada table 2.1 untuk

sifat fisik aluminium.

Tabel 2.1 Sifat Aluminium (DeGarmo, 1988:157)

No

Sifat-sifat aluminium

Kemurnian Al (%)

99,996 > 99,0

1 MassaLjenis (kg.dm-3) (20º) 2,6989 2,71

2 TitikLcair (ºC) 660,2 653-657

3 PanasLjenisL (Cal.g-1.ºC-1)

(100ºC) 0,226 0,2297

4 HantaranL(%) 64,91 59 (dianil)

5 Tekanan.listrik koefisien

temperatur (IºC) 0,00429 0,0115

6 Koefisien pemuaian (m.ºC-1)

(20-100ºC) 23,86 x 106 23,5 x 10-6

5

7 Jenis kristal, konstan kisi fcc,a = 4,013A fcc,a = 4,04A

1. Sifat-sifatLaluminium

AluminiumLsalahLsatu material logamLyang cukup ringan, mengkilap,

keras, tetapi mudah ditempa dan diubah sesuai dengan rancangan setelah proses

pengecoran atau peleburan. Dalam konteksnya, seandainya dalam era modern ini

jika banyak perusahaan atau masyarakat menggunakan logam ini untuk peralatan

rumah tangga yang aman dan tidak beracun atau kontruksi bangunan gedung

sebagi pengganti logam baja. Sekarang ini mulai banyak perusahaan otomotif

menggunakan rangka aluminium untuk rangka mobil.

Penggunaan aluminium

Menurut Anshari (1996:156) logam aluminium banyak sekali

kegunaannya antara lain :

a. Logam aluminium digunakan sebagai bahan kontruksi bangunan

gedung,kendaraan bermotor, kapal laut, dan pesawat terbang.

b. Logam aluminium digunakan sebagai bahan perabot dapur seperti panci,

sendok, dan sebagainya.

c. Logam aluminium digunakan sebagai wadah kemasan biskuit, rokok,

permen, dan sebagainya.

d. Logam aluminium digunakan sebagai kabel-kabel listrik pada jaringan

transmisi jarak jauh. Meski daya hantarnya hanya 60% dari tembaga.

e. Aluminium sering dicampurkan dengan logam-logam lain, untuk

menghasilkan paduan yang lebih keras, kuat, dan tahan karat.

2.2 Paduan Aluminium

TabelL2.2 SifatLMekanik Aluminium (ASM Handbook Volume 2, 2010)

KemurnianL

(%)

KekuatanLTarik

Yield (±0,2%)

KekuatanLTarik

Mpa Ksi MpaL KsiL

99,99L 10L 1,4L 45L 6,5L

99,8L 20L 2,9L 60L 8,7L

6

AluminiumLadalah salah satu dari sekian banyak bahanLteknikLyang

pentingLdariLjenis logamLNon-ferros dikarenakan aluminium sifatnya memenuhi

syarat meliputi sifat produk komponen atau peralatan teknik, beratLjenisnya yang

rendahLyaituLsekitar 2,702 kg/dm3, sifat tahan korosi sangat tinggi dan sifat

thermal dan electrical conduktivity yang sangat baik (Sudjana, 2008).

SecaraLkomersialLaluminiumLdiperolehLdalam keadaan murni hingga

99,9%LatauLterendahL99%,LmemilikiLkekuatan tarik 60 N/mm2 dan dapat

ditingkatkan melalui prosesLpengerjaan dingin hingga 140 N/mm2 serta akan

meningkatLlagi tergantung panjangnyaLproses pengerjaan tersebut. SifatLkorosi

atmospheric terjadi pada aluminiumLialah dimana disebabkan olehLproses

persenyawaan aluminium dengan udara yang mengakibatkan terbentuknya lapisan

film setebal kurang lebih 13 X 10-6mm yang bersifat adhesive pada

permukaannya sehingga melindunginya dari pengaruhLudara berikutnya.

UntukLmemperoleh sifatLyangLlainLdari aluminiumLdilakukanLdengan proses

pencampuran atau paduan dengan unsur-unsur logam lainnya, seperti copper

(tembaga), manganese, magnesium, zincum, nickel, silicon danLlain-

lainLsehingga memenuhi sifat bahanLyangLdikehendaki (Sudjana Hardi, 2008).

(Fuad, 2010) menambahkan bahwa variasi paduan Al-Si mendapatkan

sifat mampu cor sangat baik, tahan terhadap korosi, bisa diproses dengan

pemesinan, bisa untuk di las. Diagram ini dipergunakan sebagai acuan umum

untuk menganalisis perubahan fasa yang terjdi pada pengecoran variasi paduan

Al-Si. Diagram fasa Al-Si dapat dilihat pada gambar 2.1.

7

Gambar 2.1 Diagram Fasa Al-Si (Abdillah Fuad, 2010:12)

Kandungan silikonLpadaLdiagramLfaseLAl-Si ini terdiri dariL3Lmacam yaitu:

a. HipoeutecticLadalahLkandunganLsilikonL<L11.7% bisa dilihat struktur

akhir yang terbentuk pada fasa ini adalah struktur ferrite (alpha) kaya aluminium.

b. Eutectic adalah kandungan silikon kisaran 11.7% - 12.2%. Pada

kandungan ini paduanLAl-SiLdapatLmembekuLsecara langsung (dari fasa cair ke

padat).

c. Hypereutectic adalah kandungan silikon diatas 12.2% pada kandungan ini

terlihat struktur kristal silikon, karakteristiknya yaitu :

Tahan terhadap keausan meningkat

Ekspansi termal cukup rendah

Tahan retak terhadap panas (hot tearing) yang baik

(Mondolfo, 1979) menambahkan bahwa struktur utama dari ketiga

komposisi (hipoeutektik, eutektik, dan hipereutektik) variasi perpaduan ini berupa

fasa α-Al, yang kaya akan kandungan aluminium. Struktur ini akan tetap muncul

walaupun pada komposisi hipereutektik, karena bentuk struktur ini akan selalu

terpisah pada fasa padatnya baik dalam paduan hipoeutektik, eutektik, maupun

hipereutektik. Selain fasa α-Al, juga terdapat fasa β yang merupakan partikel-

partikel silikon yang tidak larut dalam fasa α-Al. Pada paduan hipereutektik, fasa

tesebut menghasilkan silikon primer yang bentuknya relatif kasar. Terkadang

bentuk silikon yang kasar ini juga dapat ditemui pada paduan eutektik

.

8

1) Aluminium hipoeutektik

Menurut (Hatch, 1995) pada komposisi hipoeutektik, pembekuan terjadi

melalui fasa cair – padat dengan tahapan :

a) Pembentukan jaringan dendritik α-Al

b) Reaksi eutektik aluminium silikon

c) Presipitasi fasa eutektik sekunder yang bergantung pada kadar trace

element dalam paduannya, misalnya Mg2Si ataup un Al2Cu.

Gambar Mikrostruktur Al-7%Si perbesaran 500x, etsa 0.5% HF 1) Silikon

Eutektik, 2) Al12Fe3Si2Chinese Script, 3) Mg2Si chinese Script dapat dilihat pada

gambar 2.2.

Gambar 2.2 Mikrostruktur Al-7%Si perbesaran 500x, etsa 0.5% HF 1)

Silikon Eutektik, 2) Al12Fe3Si2Chinese Script, 3) Mg2Si chinese Script (M.H.

Mulazimoglu dkk, 1996)

Pada paduan hipoeutektik, dengan bertambahnya kandungan Si (hingga

12wt% Si) maka fraksi volum dan fraksi luas dari Al primer akan menurun

sementara eutektik interdendritik akan meningkat. Pada diagram fasa diatas,

terlihat matriks yang kaya akan aluminium (fasa α-Al) dan silikon yang berbentuk

seperti serabut/jarum. Kandungan silikon dari paduan aluminium silikon juga

akan berpengaruh terhadap karakteristik proses solidifikasi yang berkaitan dengan

metode cor yang dipilih. Untuk itu, ada rentang komposisi tertentu yang mengatur

hubungan tersebut. Kandungan 5 – 7 wt% Si membutuhkan pendinginan lambat

yang diaplikasikan pada sand dan invesment casting. Kecepatan pendinginan

menengah melalui mekanisme permanent mold casting cocok diaplikasikan pada

kandungan 7 – 9% silikon. Sementara untuk aplikasi die casting dengan

pendinginan yang cepat membutuhkan kandungan silikon sebanyak 8 - 12%

(ASM International, 2004).

9

2) Aluminium Silikon Eutektik

Komposisi eutektik merupakan dimana paduan Al-Si dapat membeku

dengan langsung dari fasa cair ke fasa padatnya. Proses ini terjadi seperti proses

pembekuan yang terjadi pada logam murni, dimana temperatur awal dan

temperatur akhir peleburan adalah sama (isothermal). Adanya struktur eutektik ini

yang mengakibatkan paduan aluminium-silikon memiliki karakteristik mampu cor

yang baik. Komposisi ini memiliki kandungan silikon sekitar 11,7wt%, namun

jumlah ini tergantung pada laju pendinginannya, sehingga kandungan silikon

bervariasi mulai dari 11.7% - 12.2% (Mondolfo, 1979).

Pada paduan aluminium-silikon eutektik, pada mikrostrukturnya terdapat

struktur berupa plat kasar (coarse plates) silikon berwarna abu-abu dan matriks

berwarna putih yang merupakan matriks aluminium seperti yang ditunjukkan pada

gambar dibawah. Kristal Al-Si ini memiliki struktur kristal diamond dan

umumnya bersifat rapuh (brittle). Silikon yang memiliki bentuk plat besar

umumnya menghasilkan sifat mekanis yang buruk. Gambar Mikrostruktur Paduan

Eutektik Al-Si. Etsa 0.5% HF dan Perbesaran 750x dapat dilihat pada gambar 2.3.

Gambar 2.3 Mikrostruktur Paduan Eutektik Al-Si. Etsa 0.5% HF dan

Perbesaran 750x (ASM International, 1988)

Paduan aluminium silikon merupakan variasi perpaduan yang sangat

banyak di butuhkan untuk keperluan komersil (80-95% dari total aluminium tuang

yang diproduksi). Selain dari itu perpaduan ini memiliki variasi sifat mekanis,

sifat castability (mampu cor), ketahanan korosi, dan sifat mampu pemesinan yang

baik serta dapat dilas (ASM International, 2004). Gambar Skema Pembekuan

Eutektik Pada Paduan Aluminium-Silikon dapat dilihat pada gambar 2.4.

10

Gambar 2.4. Skema Pembekuan Eutektik Terhadap Paduan Aluminium-

Silikon (T. B, Abbot, B. A. Parker, 1990)

Pada gambar diatas dijelaskan sebagai berikut : (a). Awal temperatur; (b).

Pertumbuhan koloni eutektik pada daerah undercooling; (c). Pembentukan

skeletal silikon dengan mendahului pertumbuhan eutektik pada temperatur diatas

temperatur eutektik tetapi dibawah temperatur likuid. Pada daerah ini lengan

skeletal silikon dapat menghalangi pertumbuhan fasa aluminium yang sedang

nukleasi butir baru; (d). Fasa aluminium dan silikon kembali ke pertumbuhan

yang biasa dan ukuran butir dari aluminium akan menjadi besar.

Komposisi paduan eutektik (11.7 wt% Si) merupakan paling umum

digunakan sebagai paduan tuang karena pada komposisi tersebut memiliki

temperatur eutektik yang rendah yaitu sekitar 5770C. Oleh karena temperatur

eutektik yang rendah maka temperatur tuang dari paduan eutektik aluminium-

silikon juga menjadi rendah. Temperatur tuang yang rendah dari paduan eutektik

aluminium-silikon akan menghasilkan karakteristik mampu cor (castability) yang

baik seperti porositas dan shrinkage yang minimum (Abidin, 2008).

2.3 Silikon

Silikon merupakan unsur kimia yang bersimbol Si dengan nomor atom 14

adalah unsur paling melimpah di kerak bumi setelah oksigen, banyaknya hampir

25.7%. Silikon ini ditemukan oleh seorang ilmuwan Jons Jakob Berzelius.

11

Tempatnya di alam dalam bentuk bermacam - macam sperti tanah liat, granit,

kuartza dan pasir.

1. Sifat silikon

Silikon bersifat semi konduktor, susunan strukturnyagmembentuk jaringan

yang cukup besar, adalah strukturgkristalgkovalengraksasag (seperti intan).

Karena kuarsa mempunyai titik leleh yang tinggi sifatnya insulator. Kuarsa

tersendiri merupakan bentuk umum dari silika namun, sesungguhnya bentuk dari

silika ini banyak macamnya, sehingga secara umum disebut mineral silika. Sifat

umum dari mineral silika ini yaitu kekomplekan anion silikan, tetapi struktur

dasarnya adalah tetra hedral sederhana dari empat atom O disekitar atom pusat Si

(Kalpakjian, Sherope.1991).

Silikon (Si)

1. Golongan : 14

2. Periode : 3

3. Blok : p

4. Nomor Atom : 14

5. Berat molekul : 28,086 gr/mol

6. Wujud dalam suhu ruangan : Solid

7. Densitas : 2,53 gr/cm3

8. Titik lebur : 1420 ºC

9. Titik didih : 2355 ºC

10. Panas pembentukan : 50,21 kJ/mol

11. Panas penguapan : 359 kJ/mol

12. Kapasitas panas (25 ºC) : 19,789 J/mol K

13. Bentuk padat / liquid

14. Silikon murni berwarna abu-abu

Silikon di alam mengandung 92,2% dari isotop 28, 4,7% dari isotop 29,

dan 3,1% dari isotop 30. Silikon memiliki sifat metaloid . Silikon adalah

semikonduktor dalam penampakan dan sifatnya sangat mirip dengan logam.

Logam ini tidak ditemukan bebas di alam tetapi dijumpai dalam bentuk

senyawanya seperti Silikon dioksida (SiO2) yang sering disebut dengan silika

maupun Silikon tetraoksida (SiO4).

12

Unsur silikon banyak ditemukan dalam pasir dan quartz, senyawa ini

membentuk jaringa makromolekul struktur tiga dimensi sehingga punya titik lelh

yang rerlatif tinggi (1414 oC). Silikon dioksia tidak memiliki warna tetapi ada

campuran sedikit lobagm yang kadang bisa memberikan warna ungu, merah

muda, cokelat, atau kuning. Sedangkan Silikon tetraoksida atau yang sering

disebut dengan “Silikat” tidak larut dalam air karena strukturnya yang unik.

Silikon merupakan salah satu unsur paling punya banyak manfaat bagi

kehidupan manusia. Silikon digunakan secara luas di berbagai aspek teknologi.

Silikon digunakan sebagai elemen pada perangkat keras komputer dan industri

mikroelektronika. Dalam setahun bisa diproduksi 80.000 ton semikonduktor

berbahan silikon. Ada namanya batu granit yang tersusun atas senyawa silikon

kompleks banyak digunakan sebagai bahan bangunan pada proyek-proyek teknik

sipil. Manfaat silikon juga terdapat pada pasir silika yang merupakan bahan utama

pembuatan kaca. Kaca sendiri punya banyak manfaat bagi kehidupan manusia.

Silikon karbida abrasif digunakan dalam sinar laser.

2. Aplikasi

Sebagai unsur paling melimpah kedua di permukaan kulit bumi, silikon

penting digunakan untuk industri konstruksi sebagai komponen utama batu alam,

kaca, beton, dan semen. Dampak terbesar silikon terhadap ekonomi dan gaya

hidup dunia modern adalah disebabkan dari silicon wafers yang digunakan

sebagai substrat dalam pabrik alat elektronik khusus seperti power transistors, dan

di dalam perkembangan integrated circuits seperti chips komputer.

Alloy (Campuran)

Aplikasi terbesar dari silikon murni (Industrial grade silicon) adalah pada

campuran aluminium – silikon, yang sering juga disebut campuran ringan, untuk

menghasilkan bagian – bagian cetakan, terutama untuk industri otomotif. (Ini

mewakili sekitar sekitar 55% konsumsi dunia terhadap silikon murni).

Baja dan besi cetakan: Silikon merupakan bahan penting pada beberapa

baja, dan juga digunakan pada proses produksi besi cetakan. Ini dikenal sebagai

ferrosilicon atau campuran silicocalcium.

13

2.4 Pengecoran

Pengecoran adalah suatu proses dimana logam dibentuk menjadi material

yang diinginkan dengan cara memanaskan logam sesuai keperluan ke dalam

tungku peleburan kemudian di lakukan penuangan ke cetakan. pengecorangdapat

dibedakangdalamgprosesgpengecorangdangprosesgpercetakan. Padagproses

pengeceron tidakg digunakangtekanangsewaktugmengisigronggagcetakangsedang

padagprosesgpencetakanglogamgcairgditekangagargmengisigronggagcetakan.

Karenagpengisianglogamgberbeda,cetakangpungberbeda,sehinggagpadagprosesg

percetakangcetakangumumnyagdibuatgdariglogam.

Pengecoran cetakan permanen yaitu proses pengecoran di mana logam

yang digunakan sebagai media cetakan. Dalam proses ini yang paling di gunakan

adalah, besi cor, alumunium, paduan tembaga, seng, timah dan baja yang

digunakan sebagai bahan cetakan dalam pengecoran cetakan permanen. Dalam

proses ini, cetakan pra-dipanaskan sampai 200 derajat Celcius (392 derajat

Fahrenheit) sebelum logam cair dituangkan ke dalam rongga cetakan.

Berikut adalah urutan proses – proses pengecoran:

a. Preparasi cetakan.

b. Pembentukan pola.

c. Cetakan permanen.

d. Inti.

e. Alat - alat mekanik.

f. Material logam.

g. Penuangan dan pembersihan benda cor.

Dalam tahap pengecoran logam, logam dituangkan pola untuk membentuk

mereka ke dalam bentuk cetakan yang diperlukan. Tidak seperti pasir dan plester

cetakan, cetakan permanen tidak fleksibel untuk semua jenis pola. Setelah cetakan

diatur, pola ditarik keluar untuk mengungkapkan rongga cetakan yang kasar.

Rongga ini akan menjadika halus. Rongga kemudian dilapisi dengan lapisan

bahan-bahan tahan api seperti tanah liat atau natrium silikat yang membuat rongga

cetakan yang tahan panas, memungkinkan mudah ejeksi pengecoran dan

meningkatkan kehidupan cetakan. Mesin gates kemudian melekat pada cetakan.

Corankmemilikikdefinisiksebagaik“objekklogamkyangkdidapatkankdari

14

solidifikasiklogamkcairkdikdalamkcetakan”.Bentukkcorankdibentukksesuai

dengankronggakcetakankyangkdibentuk.Pengecorankataukfoundrykadalah

proseskpembentukankobjekklogamkdengankmelelehkanklogamkdankmenuangka

nnyakkekdalamkcetakan.kCorankterbentukksaatklogamkcairkmengalami

solidifikasikdikbentukkyangkdiinginkan (Heine, 2001).

Benda-bendakdalamktahapkpengecorankmempunyaikkeunggulankyang

tidakkdimilikikolehkproseskpembetukankbendakkerjakyangklain, sepertiksifat-

sifatkdarikmaterialkyangkdapatkdidesainksesuaikkeinginankmelaluikrekayasa

formulakcampuranklogamkdankdesainkbentukkbendakkerjakyangktidakkadakbat

asnya. Keunggulan ini membuat pengecoran menjadi proses yang sangat penting

dalam industri (Sudjana, 2008).

Aluminiumkmurnikmerupakankunsurkyangkbanyakkdipakaikuntukkpeng

ecoran.Biasanyakaluminiumkyangkseringkdipakaikmerupakankaluminiumkpadua

n,karenaksifatkmekaniskdanktahankcorkyangkmeningkatktanpakmengurangi

keringannya,paduankyangkseringkdipakaikdalamkpaduankaluminiumkyaituktem

baga, silisiumk magnesium, mangan, nikel dan lain-lain (Surdia, 2000). Berikut

temperatur penuangan beserta titik leleh untuk beberapa paduan aluminium

paduan unsur lainnya dapat dilihat pada tabel 2.3.

15

Tabel 2.3 Titik cair dan temperatur penuangan dari paduan

aluminium (Surdia, 2000)

Paduanu

Danu

Komposisiu

Temperaturu

mulaiucair

Temperaturu

berakhirucair

Temperatur

Penuangan

(oC) (oC) (oC)u

Al–4,5Cuu u 521u 644u 700–780u

Al–4Cu– 521u 627u 700–780u

3Siu

Al–4,5Cu– 521u 613u 700–780u

5Si.

Al–12Sij 574u 582u 670–750u

Al–9,5Si– 557u 596u 670–740u

0,5Mgu

Al–3,5Cu– 538u 593u 670–740u

8,5Siu

Al–7Si– 557u 613u 670–740u

0,3Mgu

Al–4Cu– 532u 635u 700–760u

1,5Mg–2Niu

Al–3,8Mgu 599u 641u 700–760u

Al–10Mgu 499u 604u 700–760u

Al–12Si– 538u 566u 670–740u

0,8Cu-

1,7Mg–

2,5Niu

Al–9Si– 520u 582u 670–740u

3,5Cu–

0,8Mg–

0,8Niu

16

2.5 Finishing Tahapp Pengecoran

Pada tahap finishing merupakan tahapan yang dilakukan setelah menuang

dan mendinginkan. Ada tahapan dalam proses finishing, yaitu casting knock out,

cut off casting, pembersihan dan grinding. Casting knock out adalah

pembongkaran cetakan manual. Cut Off casting adalah tahap pemisahanan produk

dari gating system serta riser. Kemudian dilakukan tahap permbersihan tujuanya

yaitu menghilangkan material yang menempel pada cetakan. Pembersihan bisa

dilakukan dengan bantuan penyemprotan air bisa juga dengan menggunakan

brush. Grinding adalah tahap untuk meratakan permukaan hasil coran.

Defect yaitu cacat yang biasa terjadi akibat temperatur waktu tahap

penuangan. Hal ini menyebabkan penyusutan volume hasil coran. Atau karena

cetakannya yang kurang baik.

2.6 Cetakan

Cetakan yaitu dimana logam digunakan sebagai bahan cetakan. Biasanya ,

besi, cor, aluminium, paduan tembaga, seng , timah, dan baja yang digunakan

sebagai bahan cetakan permanen. Dalam proses ini, cetatakan adalah pra-

dipanaskan 200 deajat celcius 392 derajat fahrenheit sebelum logam dituangkan

ke dalam rongga. Cetakan logam memanas dan mengembang selama menuangkan

logam panas dan karenanya tidak seperti cetakan pasir coran rongga cetakan tidak

perlu di perluas. Dalam bentuk proses pengecoran logam, logam dituangkan pola

untuk membentuk mereka ke dalam bentuk cetakan yang diperlukan. Tidak

seperti pasir dan plester cetakan, cetakan permanen tidak fleksibel untuk semua

jenis pola. Setelah cetakan diatur, pola ditarik keluar untuk mengungkapkan

rongga cetakan yang kasar. Rongga ini akan mesin untuk dijadikan halus. Rongga

kemudian dilapisi dengan lapisan bahan-bahan tahan api seperti tanah liat atau

natrium silikat yang membuat rongga cetakan yang tahan panas, memungkinkan

mudah ejeksi pengecoran dan meningkatkan kehidupan cetakan. Mesin gates

kemudian melekat pada cetakan. Untuk pengecoran, cetakan pertama adalah

logam dipanaskan dan cair dituangkan ke dalam rongga dan dipadatkan. Setelah

logam ditetapkan, itu dihapus dari cetakan dan cetakan permanen ditutup lagi

17

untuk mengulangi proses pengecoran. Gips mengambil minggu waktu untuk

memperkuat. Jenis lain pengecoran cetakan permanen:

Pengecoran cetakan permanen gravitasi: Itu aliran logam ke dalam cetakan

menggunakan gaya gravitasi. Gravitasi menuangkan terdiri dari dua jenis: statis

menuangkan mana adalah logam cair dituangkan bentuk atas dan; miring

menuangkan mana cetakan adalah miring dan logam dituangkan ke dalam cetakan

menggunakan baskom. Pengecoran gravitasi cetakan permanen menghasilkan

pengecoran akurat daripada shell cetakan coran. Tekanan rendah pengecoran

cetakan permanen: dalam proses ini hanya sangat sedikit jumlah pasukan yang

digunakan untuk mendorong logam ke dalam cetakan. Proses pengecoran cetakan

permanen bertekanan rendah memungkinkan memproduksi seragam coran dengan

akurasi dimensi yang sangat baik, sempurna permukaan selesai, dan sifat mekanik

yang unggul.

Casting Lumpur: Casting Lumpur adalah jenis khusus pengecoran cetakan

permanen di mana logam cair tidak diperbolehkan untuk memperkuat

sepenuhnya. Setelah ketebalan dinding yang diinginkan diperoleh, logam cair

tidak belum dipadatkan dicurahkan. Hal ini berguna untuk membuat berongga

hias benda seperti lampu, lilin, patung-patung dll.

Aplikasi:

Proses pengecoran cetakan permanen digunakan untuk membuang produk

dari besi, aluminium, magnesium dan tembaga paduan berbasis. Khas cetakan

permanen casting komponen termasuk gears, splines, roda, gigi perumahan, pipa

Fitting, injeksi bahan bakar perumahan dan otomotif mesin piston, waktu gigi,

impeler, kompresor, pompa bagian, laut perangkat keras, katup tubuh, pesawat

bagian dan komponen rudal (Banga, 2012).

18

Gambar 2.5 Gambar Cetakan Permanen

Tabel 2.4 di bawah ini menjelaskan temperatur penuangan beberapa logam

Tabel 2.4 Temperatur tuang beberapa logam

2.9 Holding Time

Tahap holding time dilakukan untuk mendapatkan kekerasan yang

maksimum dari suatu bahan pada proses hardening dengan menahan pada

temperatur pengerasan untuk memperoleh pemanasan yang homogen sehingga

struktur austenitnya homogen atau terjadi kelarutan karbida ke dalam austenite,

difusi karbon dan unsur paduannya. Pedoman untuk menentukan holding time

dari berbagai jenis baja pada yang umum diantaranya sebagai berikut.

- Baja Konstruksi dari Baja Karbon dan Baja Paduan Rendah; kandunganya

adalah karbida yang mudah larut, diperlukan holding time yang singkat, 5 – 15

menit setelah mencapai temperatur pemanasannya dianggap sudah memadai.

- Baja Konstruksi dari Baja Paduan Menengah dianjurkan menggunakan holding

time 15 – 25 menit, tidak tergantung ukuran benda kerja.

Macam Coran Temperatur Penuangan (⁰C)

PaduanLRingan L650 – 750

Brons L L1.100 - 1.250

Kuningan L L950 – 1.100

BesiLCor L L1.250 – 1.450

BajaLCor L1.500 – 1.550

19

2.10 Uji Impak

Pengujian impak adalah alat untuk mengetahui harga ketangguhan dari

material. Ketangguhan sendiri adalah ketahanan bahan terhadap beban kejut atau

tumbukan. Ketangguhan bisa juga diartikan sebagai jumlah energi yang diserap

material hingga terjadi perpatahan. Maksud utama dari pengujian impact yaitu

untuk mengukur kegetasan atau keuletan material uji karena beban kejut dengan

cara mengukur energi potensialnya. Sebuah palu godam yang dijatuhkan pada

sudut ketinggian tertentu (Bahtiar dkk, 2014:458).

Gambar 2.6 Mekanisme Pembebanan Metode Charpy dan Metode Izod

(Dieter, George E (1988:472)

Pada penelitian ini, peneliti menggunakan metode charpy. Spesimen yang

dibuat berdasarkan ukuran standar ASTM E23. Gambar spesimen uji impak

ASTM E23 dapat dilihat pada gambar 2.11.

Gambar 2.7 Spesimen Uji Impak ASTM E23 (Bahtiar dkk, 2014:458)

Sesuai dengan pernyataan diatas bahwa hasil uji impak tidak dapat

diketahui secara langsung, maka untuk mengetahui tenaga yang dibutuhkan untuk

merusak atau mematahkan spesimen (benda uji) diperlukan perhitungan. Tenaga

20

yang diserap benda uji atau tenaga untuk mematahkan benda uji dapat ditulis

seperti persamaan 2.1.

E = GR (cos β − cos α) (Ismail, 2012: 9) (2.1)

Dengan: G = mg

Keterangan:

E = besarnya energi yang diserap (Joule)

m = massa palu godam (kg)

g = percepatan grafitasi (9,81 m/s2)

R = jarak titik putar ke titik berat palu godam (m)

α = sudut jatuh (0)

β = sudut ayun (0)

Sehingga harga impak dapat dihitung dengan persamaan 2.2.

HI =E

A (Ismail, F. 2012: 9) (2.2)

Keterangan:

HI = Harga Impak (J/mm2)

E = Energi yang diserap (J)

A = Luas penampang (mm2)

2.11 Pengujian Kekerasan (Vickers)

Pada tahap ujitkekerasantyaitu diartikan sebagai kemampuan suatu

material atau spesimen terhadap pembebanan, yaitu ketika gaya tertentu diberikan

pada suatu material. Adapun jenis pada oengujian kekerasan ini diantaranya

dengan metode goresan, penekanan, dan dinamik (Koswara, 1991:15).

Pengujian dilakukan untuk memperoleh hasil atau angka dengan cara di

kasih tekanan. Menurut Schonmentz, Gruber, (1985) ada tiga jenis metode

penekanan, yaitu : Brinnel, Rockwell, Vickers, yang masing-masing metode

tersebut punya kelebihan dan kekurangan. Pengujian kekerasan yang digunakan

dalam penelitian ini adalah dengan metode Vickers. Menurut Poerwadarminta,

(1994) Uji kekerasan vickers menggunakan indentor piramida intan, besar sudut

antar permukaan piramida intan yang saling berhadapan adalah 136 derajat. Ada

21

dua rentang kekuatan yang berbeda, yaitu micro (10g – 1000g) dan macro (1kg –

100kg). Pengujian Vickers mempunyai beberapa kelebihan sebagai berikut :

Skala kekerasan yang continue untuk rentang yang luas, dari yang sangat

lunak dengan nilai 5 maupun yang sangat keras dengan nilai 1500 karena indentor

intan yang sangat keras.

Dapat dilakukan pada benda benda pada ketipisan 0,006 inchi.

Dianjurkan untuk pengujian material yang sudah di proses case hardening,

dan proses pelapisan dengan logam lain yang lebih keras.

Gambar 2.8 Bentuk Indentor Vickers

HV= 1,854 P/d2

HVl= AngkalkekerasanlVickers

Pl= Beban l

D2l= Panjangldiagonallbekaslinjakan

2.12 Struktur Mikro

(Edih, 1994:132) menjelaskan bahwatpengujiantstruktur mikro adalah t

struktur mikro pada material uji dengan melihat bentuk kristal logam untuk

mengidentifikasi jenis logamnya, perbesaran yang di lakukan mulai dari 30 –

3000 kali perbesaran dengan menggunakan mikroskop industri edx. Dengan

pengujian mikrostruktur bisa terlihat t cacat porositas, maksudnya ada cacat pada

hasil material atau benda cor yang di hasilkan yang bisa mempengaruhi kualitas

dari material (Nurhadi, 2010), adapaun penyebab cacat porositas ini di jelaskan

sebagi berikut :

a. Waktu penuangan temperaturnya tinggi.

b. Adapaun gas yang terserap oleh logam cair saat penuangan.

c. Reaksilantarallogamlindukldenganluaplairldarilcetakan.

22

d. Larutnya gas hidrogen yang banyak.

e. Cetakan tidak bersih atau kering.

f. Permeabilitas pasir yang kurang bagus.

Berikut ini adalah gambar alat uji struktur mikro:

Gambar 2.9 Alat Uji Foto Mikro (Mikroskop Optic)

Penjelasan untuk gambar 2.9 diatas adalah alat uji mikro struktur yang fungsinya

untuk melihat atau mengambil struktur mikro pada material atau spesimen uji

yang diinginkan. Perbesaran gambar dari alat diatas mulai 200 x perbesaran

hingga 3000, maka struktur pada sebuah material bisa terlihat dengan jelas

struktur kandunganya.

Di bawah ini adalah contoh dari gambar mikro struktur material aluminium

paduan silikon murni pada gambar 2.10 berikut ini.

Gambar 2.10 Struktu mikro pada aluminium padua silikon