42

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Rancangan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa harga impak, kekerasan, cacat

makro, dan struktur mikro pada paduan Al-Si (piston bekas) yang ditahan selama

kondisi lebur dengan suhu 700 0C kurun waktu 10, 20, dan 30 menit. Dalam

menentukan harga impak, kekerasan, cacat makro dan struktur mikro pada paduan

aluminium silikon (piston bekas).

Pengumpulan data dapat dilakukan dalam berbagai setting, berbagai

sumber, dan berbagai cara. Ditinjau dari settingnya penelitian ini termasuk setting

laboratorium dengan metode eksperimen. Ditinjau dari sumber data yang

diperoleh penelitian ini menggunakan sumber data primer, dan ditinjau dari cara

pengumpulan data penelitian ini dilakukan dengan observasi. Sutrisno Hadi

(1989) dalam Sugiyono (2013:203) mengemukakan bahwa, observasi merupakan

suatu proses yang kompleks, suatu proses yang tersusun dari berbagai proses

biologis dan psikologis. Dua diantara yang terpenting adalah proses-proses

pengamatan dan ingatan. Tahap dari pengumpulan data dijelaskan sebagai berikut.

1. Persiapan

Tahap persiapan adalah mempersiapkan peralatan dan bahan yang

diperlukan pada waktu pelaksanaan penelitian. Adapun bahan yang

dibutuhkan adalah coran Al-Si (piston bekas). Peralatan yang perlu disiapkan

antara lain adalah jangka sorong,timbangan digital, dapur krusibel, kamera,

mesin uji impak, mesin uji kekerasan.

2. Tempat Penelitian

Pelaksanaan pengecoran dan pembentukan Al-Si (piston bekas)

dilakukan di laboratorium Alpabetagama jl. Tirto Utomo Gg. 5, uji impak dan

kekerasan dilakukan di laboratorium teknik mesin Universitas

Muhammadiyah Malang, melihat struktur mikro di laboratorium biologi

Universitas Muhammadiyah Malang.

43

3. Pengambilan Data

Adapun langkah pengambilan data penelitian ini adalah sebagai

berikut.

3.1.1 Alat – Alat Penelitian

Alat yang digunakan untuk menunjang keberhasilan penelitian ini

adalah sebagai berikut :

Jangka Sorong

Jangka sorong adalah alat ukur yang ketelitiannya dapat mencapai

seperseratus milimeter.

Gambar 3.1 Jangka Sorong

Timbangan Digital

Timbangan digital adalah alat yang dipakai melakukan pengukuran

massa suatu benda.

Gambar 3.2 Timbangan Digital

Tungku Pemanasan / Dapur Krusibel

Tungku pemanasan adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk

memanaskan suatu spesimen untuk mencapai suhu tinggi yang di

inginkan.

44

Gambar 3.3 Tungku Pemanasan

Alat Uji Makrostruktur

Uji makrostruktur adalah pemeriksaan bahan dengan mata kita

langsung atau memakai kaca pembesaran dengan pembesaran

rendah antara 0,5 kali sampai 50 kali.

Gambar 3.4 Alat makrostruktur

Alat Uji Mikrostruktur

Uji mikrostruktur adalah pemeriksaan bahan logam dimana bentuk

kristal logam tergolong halus sehingga diperlukan angka

perbesaran lensa mikroskop antara 50 kali sampai 3000 kali atau

lebih dengan mikroskop.

Gambar 3.5 Alat mikrostruktur (SEM)

45

Mesin Uji Impak

Uji impak adalah pengujian dengan menggunakan pembebanan

yang cepat (rapid loading).

Gambar 3.6 Alat uji impak

Mesin Uji Kekerasan (vikers)

Pengujian kekerasan (vikers) adalah mengukur ketahanan terhadap

gaya tekanan yang diberikan indentor dengan memperhatikan besar

beban yang diberikan dan besar identansi.

Gambar 3.7 Alat uji kekerasan

46

3.2 Diagram Alir Penelitian

Start

Gambar 3.8 Diagram Alir Penelitian

Pembentukan Spesimen

Pengujian

Data

Analisa Data

Kesimpulan

Finish

Persiapan Cetakan

Persiapan Bahan/Material

Pembuatan Cetakan

Peleburan

Penuangan Bahan

Holding Time 10, 20, 30 menit

47

3.3 Langkah Kerja Penelitian

a. Pengecoran

1) Memotong piston bekas menjadi kecil-kecil

2) Membersihkan dengan menggunakan bensin dan sikat dan kemudian dilap

dengan kain hingga bersih

3) Pengayakan pasir silika dengan MESH 40 (ukuran butir 0,400 mm)

4) Menimbang komposisi cetakan yang terdiri dari pasir silika 85,4% (7,686

kg), bentonit 9,1% (0,819 kg), air 4,5% (0,405 kg), dan grafit 1% (0,09 kg)

5) Secara bertahap mencampur pasir silika dengan bentonit, setelah merata

dilanjutkan dengan menambahkan air dan diaduk hingga homogen

6) Menaburkan grafit pada alas cetakan, dan lumasi pola dengan

menggunakan grafit

7) Pola diletakkan terbalik pada drag yang terbalik juga, dilanjutkan dengan

mengisikan campuran pasir diatas disertai dengan pemadatan, dan ratakan

permukaan menggunakan papan rata

8) Balik drag, pasangkan cup, saluran pengisi, saluran penambah dan saluran

udara

9) Mengisi campuran pasir pada cup disertai dengan pemadatan

10) Ambil ketiga saluran tersebut secara perlahan

11) Mengangkat cup dan ambil pola menggunakan 2 baut secara perlahan

12) Memasang lagi cup pada drag, dan pindahkan ke tempat yang dekat

dengan dapur krusibel

13) Membuat tempat yang terhubung langsung dengan saluran pengisi

sebagai penampung cairan yang di tuangkan dari ladel

14) Menandai 4 cetakan menggunakan kardus dan sepidol dengan rincian raw

material, holding time 10 menit, holding time 20 menit, holding time 30

menit

15) Menyalakan brander pada dapur krusibel dan kemudian atur nyala apinya

16) Memanaskan dapur krusibel, setelah bagian dalam dapur (kowi) terlihat

merah masukan potongan-potongan piston menggunakan alat pemegang

panjang

48

17) Setelah piston leleh, pastikan suhu yang di dapatkan 700⁰C

18) Menaburkan koperal sebanyak 2 sendok teh

19) Mengambil terak menggunakan alat pengambil terak

20) Mengambil cairan piston menggunakan ladel

b. Pemotongan bahan

Untuk spesimen uji mikro struktur pemotangan dalam bentuk pelat dengan

dimensi 10 mm x 10 mm x 20 mm, sedangkan untuk spesimen uji impak

pemotongan Al-Si dalam bentuk pelat dengan dimensi 10 mm x 10 mm x 55 mm.

Pemotongan keduanya menggunakan gergaji besi untuk menghindari pengaruh

panas, 12 spesimen untuk uji mikro struktur dan 12 spesimen untuk uji impak.

Dari setiap perlakuan diambil 3 spesimen.

c. Pembentukan spesimen

Menandai spesimen pengecoran Al-Si berupa tulisan dan dibentuk sesuai

dengan standar pengujian impak yaitu ASTM E23, yang ditunjukkan seperti

gambar berikut.

Gambar 3.9 Spesimen Uji Impak ASTM E23

d. Pengujian ketangguhan/ uji impak

Pengujian ketangguhan dilakukan dengan menggunakan uji impak

Charpy. Langkah-langkah pengujian impak adalah sebagai berikut.

1) Membersihkan spesimen sebelum diuji.

2) Kelompokkan spesimen berdasarkan variabel yang ditentukan.

3) Satu persatu spesimen uji diletakkan dengan posisi mendatar dengan

takik membelakangi pendulum.

49

4) Palu pemukul diatur sehingga membentuk α = 100 .

5) Palu dilepaskan dari ketinggian tersebut lalu mengenai spesimen pada

bagian luar spesimen yang sejajar dengan takikan.

6) Mengamati perubahan jarum yang menjadi nilai β. Catatlah perubahan

jarum.

7) Menghitung energi yang diserap dengan menggunakan rumus

( )( )

8) Menghitung harga impak dengan menggunakan rumus

( )

9) Menyimpan hasil patahan spesimen uji impak pada masing-masing

pasangan patahan dan kelompok perlakuan untuk selanjutnya spesimen

akan diamati bentuk patahannya dan struktur mikronya.

e. Pengujian kekerasan / uji vikers

1) Mempersiapkan benda uji kemudian mengamplas permukaan benda uji

dengan kertas gosok hingga mengkilat dan bersih dari kotoran.

2) Memilih beban 20 kg untuk aluminium.

3) Meletakkan benda uji pada tumpuan V.

4) Memutar tumpuan hingga benda uji menyentuh inventor.

5) Memberikan gaya tekanan pada benda uji dengan beban yang telah

ditentukan, dengan cara menekan ON pada alat untuk mengoprasikan

alat uji selama 15 detik dengan menggunakan stopwatch.

6) Setelah 15 detik alat dengan dengan menekan tombol OFF.

7) Melihat nilai d1 (diagonal 1) secara horizontal dengan cara melihat

pada meansuring microscope dengan memutar tumpuan V naik atau

turun sampai diagonal terlihat dan tepat pada benda uji.

8) Kemudian membaca nilai d2 (diagonal 2) secara vertikal dengan cara

melihat pada meansuring microscope dengan memutar tumpuan U naik

atau turun sampai diagonal terlihat dan tepat pada benda uji.

50

f. Pengamatan Struktur Makro

Pengambilan foto makro menggunakan kamera. Langkah- langkah foto

makro dijelaskan sebagai berikut :

1) Menyiapkan spesimen hasil patahan uji impak, bedakan menurut variasi

holding timenya.

2) Menyiapkan kamera.

3) Menyiapkan alas dengan diberikan garis batas agar didapatkan

pengambilan foto yang sama.

4) Menyiapkan alat bantu kamera untuk mengatur jarak pengambilan foto

agar jarak dan sudut pandang foto sama.

5) Meletakkan spesimen pada alas, ambil satu persatu spesimen menurut

variasi holding time. Foto semua bagian spesimen hasil patahan uji

impak.

6) Bedakan hasil foto dari masing-masing variasi holding time.

g. Pengambilan Struktur Mikro

Langkah-langkah foto mikro dijelaskan sebagai berikut :

1) Menyiapkan spesimen patahan hasil uji impak yang akan diamati

struktur mikronya.

2) Melakukan pengamplasan spesimen dengan menggunakan amplas

nomer 150, 500, 800, 1000, dan kain flanel dengan autoshol.

3) Melakukan polishing untuk benda uji sampai didapatkan permukaan

benda uji yang rata mengkilap, tidak ada bekas amplas.

4) Membersihkan menggunakan tisu dan kemudian dibungkus dengan

menggunakan tisu.

5) Proses pengetsaan spesimen dengan menggunakan campuran HF 25%

dan HNO3 75% diteteskan selama 20 menit.

6) Membersikan cairan etsa dengan menggunakan tisu.

7) Membilas spesimen tersebut menggunakan air bersih, cuci dengan

sabun, dan bersihkan kembali dengan air bersih.

8) Mengeringkan spesimen dengan tisu.

51

9) Membuat dudukan untuk memastikan spesimen dalam kondisi datar.

10) Meletakkan spesimen pada dudukan, amati struktur mikronya dan foto

hasil strukturnya.

11) Menyimpan dengan nama file sesuai dengan variasi holding time.

3.4 Data Penelitian Uji Impak

Tabel 3.1 Data Ketanguhan Hasil Uji Impak Tanpa Holding Time

No

A

(mm)

b

(mm)

A

mm2)

E

(joule)

HI

(joule/mm2)

Rata – rata

HI

Bentuk

Patahan

1

2

3

Tabel 3.2 Data Ketangguhan Hasil Uji Impak Holding Time 10 menit

No

A

(mm)

b

(mm)

A

mm2)

E

(joule)

HI

(joule/mm2)

Rata – rata

HI

Bentuk

Patahan

1

2

3

Tabel 3.3 Data Ketangguhan Hasil Uji Impak Holding Time 20 menit

No

A

(mm)

b

(mm)

A

mm2)

E

(joule)

HI

(joule/mm2)

Rata – rata

HI

Bentuk

Patahan

1

2

3

Tabel 3.4 Data Ketangguhan Hasil Uji Impak Holding Time 30 menit

No

A

(mm)

b

(mm)

A

mm2)

E

(joule)

HI

(joule/mm2)

Rata – rata

HI

Bentuk

Patahan

1

2

3

52

Tabel 3.5 Rata-Rata Data Ketangguhan Hasil Uji Impak dengan Variasi

Holding Time 0 menit, 10 menit, 20 menit, 30 menit

3.5 Data Penelitian Uji Kekerasan

Tabel 3.6 Data Kekerasan Hasil Uji Vikers Tanpa Holding Time

No D1 D2 Harga Kekerasan Rata - Rata

1

2

3

Tabel 3.7 Data Kekerasan Hasil Uji Vikers Holding Time 10 menit

No D1 D2 Harga Kekerasan Rata -

Rata

1

2

3

Tabel 3.8 Data Kekerasan Hasil Uji Vikers Holding Time 20 menit

No D1 D2 Harga Kekerasan Rata - Rata

1

2

3

No Holding Time

(menit)

Rata - Rata

1

2

3

4

53

Tabel 3.9 Data Kekerasan Hasil Uji Vikers Holding Time 30 menit

No D1 D2 Harga Kekerasan Rata - Rata

1

2

3

Tabel 3.10 Rata-Rata Data Harga Kekerasan Hasil Uji Vikers dengan Variasi

Holding Time 0 menit, 10 menit, 20 menit, 30 menit

3.6 Analisis Data

Teknik analisis data yang digunakan dalam penelitian ini adalah analisis

deskriptif yang dilakukan dengan cara merangkum hasil penelitian dari

pengamatan yang dilakukan. Data yang diperoleh berupa nilai rerata ditampilkan

dalam bentuk tabel, dan histogram sehingga lebih mudah dibaca.

Ketangguhan diukur dengan kuantitas dan jenis patahan didiskripsikan

dengan analisis diskriptif. Diketahui dari pengamatan struktur mikro

menggunakan foto makro dan foto mikro dilakukan dengan membandingkan hasil

foto makro dan foto mikro sehingga dapat dianalisis mengenai jenis patahan,

struktur, ukuran dan bentuk butiran masing-masing variasi kelompok perlakuan

holding time.

No Holding Time

(menit)

Rata - Rata

1

2

3

4