LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK...

70
LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK TERAPAN UJI FISIS DAN MEKANIS HASIL DAUR ULANG LOGAM ALUMINIUM BEKAS UNTUK PERENCANAAN DAN PEMBUATAN VELG SEPEDA MOTOR DENGAN METODE CENTRIFUGAL CASTING Tahun ke- 1 (satu) dari rencana 3 (tiga) tahun Oleh DRS. AHMAD FARHAN, M.Si (00-0306-6602) AKHYAR, ST, MP, M.Eng (00-1506-8001) DRS. ABDUL HAMID, M.Si (00-2505-6602) Dibiayai oleh: Direktorat Riset dan Pengabdian Masyarakat Direktorat Jenderal Penguatan Riset dan Pengembangan Kementerian Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi Sesuai dengan Kontrak Penelitian Nomor: 105/SP2H/LT/DPRM/IV/2017 tanggal 3 April 2017 UNIVERSITAS SYIAH KUALA NOVEMBER 2017

Transcript of LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK...

Page 1: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

LAPORAN AKHIR TAHUN

PENELITIAN HIBAH PRODUK TERAPAN

UJI FISIS DAN MEKANIS HASIL DAUR ULANG LOGAM

ALUMINIUM BEKAS UNTUK PERENCANAAN DAN

PEMBUATAN VELG SEPEDA MOTOR DENGAN

METODE CENTRIFUGAL CASTING

Tahun ke- 1 (satu) dari rencana 3 (tiga) tahun

Oleh

DRS. AHMAD FARHAN, M.Si (00-0306-6602)

AKHYAR, ST, MP, M.Eng (00-1506-8001)

DRS. ABDUL HAMID, M.Si (00-2505-6602)

Dibiayai oleh:

Direktorat Riset dan Pengabdian Masyarakat

Direktorat Jenderal Penguatan Riset dan Pengembangan Kementerian

Riset, Teknologi, dan Pendidikan Tinggi Sesuai dengan Kontrak Penelitian Nomor: 105/SP2H/LT/DPRM/IV/2017 tanggal 3 April 2017

UNIVERSITAS SYIAH KUALA

NOVEMBER 2017

Page 2: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

i

Page 3: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

RINGKASAN

Centrifugal casting adalah salah satu metode pengecoran yang memanfaatkan gaya

sentrifugal untuk melemparkan logam cair di dalam cetakan yang berputar. Metode ini

banyak digunakan untuk menghasilkan komponen-komponen yang berbentuk silindris. Salah

satu produk otomotif yang dapat dihasilkan dengan metode ini adalah velg kendaraan roda

dua. Tujuan penelitian ini adalah untuk mendaur ulang logam aluminium bekas serta

mengetahui pengaruh kecepatan putar pada centrifugal casting terhadap sifat fisis dan

mekanis paduan aluminium hasil daur ulang untuk velg sepeda motor. Penelitian ini juga

mengamati perubahan struktur mikro akibat kecepatan putar.

Material dasar yang digunakan adalah paduan logam aluminium bekas melalui

teknologi peleburan dan pengecoran centrifugal. Proses pengecoran dilakukan pada pre-

heating cetakan 250 0C dan temperatur penuangan 750

0C dengan variasi putaran 0, 300, 500,

700, 800, 900, dan 1000 rpm. Penelitian ini akan meneliti tentang pengaruh variasi putaran

centrifugal casting terhadap laju pembekuan logam aluminium bekas, uji komposisi kimia, uji

XRD, struktur mikro dan SEM, kekerasan, kekuatan tarik, ketahanan impact, dan ketahanan

korosi.

Hasil-hasil data yang akan diperoleh dalam penelitian ini akan dipublikasikan pada

beberapa seminar dan jurnal Nasional-Internasional. Penelitian ini juga akan menghasilkan

HKI jenis PATEN, yaitu penerapan centrifugal casting untuk memproduksi velg sepeda

motor dengan memanfaatkan limbah logam aluminium. Harapanya dengan penelitian ini akan

berkonstribusi terhadap pengembangan paduan aluminium Nasional dan industri transportasi

nasional seperti pesawat terbang, perkapalan, kereta api dan otomotif.

Kata Kunci: uji fisis, uji mekanis, daur ulang aluminium, centrifugal casting.

ii

Page 4: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

PRAKATA

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas karunia-Nya kegiatan penelitian Hibah

Produk Terapan tahun anggaran 2016 dan dilaksankan pada tahun 2017 ini dapat diselesaikan

dengan baik.

Laporan kemajuan ini menyampaikan semua kegitan yang telah dilakukan sampai

pada bulan Agustus 2017, dari kegiatan penelituan “Uji fisis dan mekanis hasil daur ulang

logam aluminium bekas untuk perencanaan dan pembuatan velg sepeda motor dengan

metode centrifugal casting“. Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

dalam rangka untuk memenuhi persyaratan penelitian Hibah Produk Terapan tahun anggaran

2017 pada Ristekdikti melalui Universitas Syiah Kuala.

Ucapan terima kasih untuk semua pihak atas bantuan, bimbingan, arahan dan saran-

sarannya. Penghargaan khusus penulis sampaikan kepada DP2M Ristekdikti dan Lembaga

Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat pada Universitas Syiah Kuala yang telah

memberikan bantuan dana penelitian bagi terselenggaranya penelitian ini.

Banda Aceh, 25 Agustus 2017

Tim Peneliti

iii

Page 5: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN i

RINGKASAN ii

PRAKATA iii

DAFTAR ISI iv

DAFTAR TABEL vi

DAFTAR GAMBAR vii

LAMPIRAN-LAMPIRAN ix

BAB 1 PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Perumusan Masalah 3

1.3 Rencana Capaian Tahunan 4

BAB 2 TINJAUAN KEPUSTKAAN 5

2.1 Kepuatakaan 5

2.1.1 Alumanium 7

2.1.2 Centrifugal Casting 7

2.2 Studi Pendahuluan 13

2.3 Peta Jalan (Road Map) 13

2.4 Kontribusi dan Kebaruan 14

BAB 3TUJUAN DAN MAMFAAT PENELITIAN 16

3.1. Tujuan Penelitian 16

3.2 Manfaat Penelitian 16

BAB 4 METODE PENELITIAN 18

4.1 Fishbone Diagram 18

4.2 Bagan Penelitian 19

4.3 Lokasi Penelitian 21

4.4 Indikator Capaian 21

4.5 Luaran Penelitian 21

BAB 5HASIL DAN LUARAN YANG DICAPAI 23

5.1 Pembuatanan Alat Centrifugal Casting 23

5.2 Diskripsi Paten 27

5.3 Surat Keterangan Pendaftaran Paten 27

5.4 Summid Publikasi 27

5.2 Poster Seminar Hasil 27

BAB 6KESIMPULAN DAN SARAN 28

6.1 Simpulan 28

6.2 Saran 28

UCAPAN TERIMAKASIH 29

DAFTAR PUSTAKA 30

LAMPIRAN-LAMPIRAN 31

Lampiran 1. Instrumen Penelitian. 31

Lampiran 2. Personalia Tenaga Pelaksana Beserta 32

Kualifikasinya.

iv

Page 6: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Lampirar 3. Diskripsi Pengajuan Paten 33

Lampiran 4. Surat Keterangan Pengajuan Paten 45

Lampiran 5. Draf summited Artikel ke Jurnal Experiment On

Recycled Aluminum Alloys By Metal Casting 46

Lampiran 6. Poster Seminar Akhir 62

v

Page 7: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Rencana Target Capaian Luaran 4

Tabel 2 Sifat dari aluminium pada 298.15 K (Cardarelli, 2005) 7

Tabel 3 Jejak Penelitian personalian tim pelaksanaan Penelitian 14

dalam kurun waktu 5 tahun terakhir

vi

Page 8: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.True centrifugal casting (horizontal, vertical, or inclined) 10

(ASM Handbook, 2008).

Gambar 1. Centrifuge (centrifugal die) casting (ASM Hand book, 10

2008)

Gambar 3 Centrifuge (centrifugal die) casting (ASM Handbook, 12

2008)

Gambar 4 Almunium sekraf 13

Gambar 5 Road map pencapaian serta target akhir kegiatan 13

Penelitian Produk Terapan.

Gambar 6 Fishbone diagram penelitian 18

Gambar 7 Bagan penelitian selama tiga tahun 20

Gambar 8 Skema alat centrifugal casting sinusoidal 23

Gambar 9 Motor dan poros pengerak cetakan Velg motor 24

Gambar 10 Detail skema alat centrifugal casting dengan metode 25

sinusoidal

Gambar 11 Poros pemutar cetakan logam prodeuk velg sepeda motor 26

dan rangka alat centrifugal casting

Gambar 12 Holder poros untuk alat sentrifugal casting dan poros 27

pemutar, holdel as dan rangka sudah drakit

viii

Page 9: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

DAFTAR LAMPIRAN-LAMPIRAN

Lampiran 1. Instrumen Penelitian. 31

Lampiran 2.

Personalia Tenaga Pelaksana Beserta Personalia Tenaga

Pelaksana Beserta Kualifikasinya. 32

Lampiran 3. Draft Artikel Ilmiah 33

Lampiran 4. Surat Keterangan Pengajuan Paten 45

Lampiran 5.

Draf summited Artikel ke Jurnal Experiment On Recycled Aluminum Alloys By Metal Casting 62

ix

Page 10: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Industri pengecoran logam adalah salah satu usaha yang mempunyai peranan strategis

pada struktur perekonomian nasional, terutama dalam menunjang industri penghasil

komponen, industri pengerjaan logam dan industri-industri lainnya. Produk cor logam

mengalami peningkatan permintaan untuk diproduksi di industri kecil adalah terbesar dari

jenis komponen otomotif yang salah satunya terbuat dari bahan logam non ferro seperti

alumunium. Kondisi ini mampu membuka lapangan kerja baru di tingkat daerah dan

meningkatkan pendapatan bagi pengusahan industri kecil.

Namun semakin tingginya tingkat persaingan di pasar komponen otomotif terutama

dari produk impor, menyusul kesepakatan perdagangan bebas Asean-China (ACFTA) dan

Masyarakat Ekonomi Asean (MEA), banyak produk komponen dari kawasan Asean dan

China yang menyerbu Indonesia dengan harga yang lebih murah, baik yang masuk secara

resmi maupun ilegal. Berdasarkan Badan Pusat Statistik nilai impor non-migas Indonesia

selama Januari - Desember 2015 sebesar US $108.243,2 juta. Impor dari Cina menduduki

peringkat tertinggi yaitu sebesar US $19.687,2 juta (18,19%), diikuti oleh Jepang sebesar US

$16.908,4 juta (15,62%), sedangkan kawasan ASEAN mencapai US $23.851,0 atau sekitar

22,03% (Berita Resmi Statistik, 2016). Akibatnya berdampak kurang baik terhadap industri-

industri otomotif dalam negeri khususnya untuk industri pengecoran lokal.

Oleh karena itu, kini sudah saatnya kita mengembangkan teknologi untuk

kemandirian bangsa agar bangsa kita tidak hanya menjadi penonton dalam kemajuan

teknologi, tetapi juga sebagai pencipta dan penguasa teknologi. Untuk itu, dibutuhkan peran

serta pemerintah maupun institusi-institusi pendidikan (perguruan tinggi) khususnya dalam

pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi (IPTEK). Dengan demikian hasil-hasil riset

dari perguruan tinggi maupun lembaga riset pemerintah diharapkan dapat diaplikasikan

untuk pengembangan industri pengecoran lokal yang berbasis teknologi, sehingga mampu

bersaing dengan produk-produk dari luar.

1

Page 11: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Salah satu produk komponen otomotif yang banyak dihasilkan dari industri-industri

pengecoran logam adalah velg sepeda motor atau yang dikenal dengan istilah casting wheel,

yang secara keseluruhan peluang permintaan ini belum dapat dipenuhi secara optimal oleh

industri pengecoran lokal. Hal ini terjadi karena keterbatasan kemampuan industri lokal,

mengingat kualitas produk cor yang dihasilkan masih rendah bila dibandingkan dengan

produk cor hasil pabrikasi. Rendahnya kualitas produk cor yang dihasilkan oleh industri-

industri lokal dibandingkan dengan produk cor hasil pabrikasi dimungkinkan karena masih

banyak menggunakan metode gravity casting sebagai metode dalam proses pengecoran

logam, mengingat metode ini merupakan metode pengecoran yang paling sederhana dan

mudah dilaksanakan.

Ada beberapa metode pengecoran yang dapat diterapkan untuk menghasilkan suatu

komponen mesin, seperti pressure casting dan centrifugal casting. Bila dibandingkan dari

kualitas hasil pengecoran, maka pressure casting dan centrifugal casting lebih baik dari

gravity casting. Hal ini disebabkan pada saat logam cair dimasukkan ke dalam cetakan dan

selama proses pembekuan mendapat tekanan dari luar. Adanya tekanan dari luar ini dapat

mengurangi porositas serta menaikkan densitas hasil coran dan akhirnya dapat memperbaiki

sifat fisik dan mekanik dari produk coran yang dihasilkan. Namun dalam penerapannya

metode centrifugal casting lebih unggul dibandingkan dengan pressure casting bila ditinjau

dari segi investasi. Bila menggunakan alternatif presure casting, maka biaya investasi

menjadi sangat besar dan tidak sebesar bila mengunakan centrifugal casting.

Sampah saat ini merupakan masalah utama diseluruh dunia. Logam alumninium

bekas seperti kaleng minuman ringan, panci atau wajan bekas, piston bekas dan dari sisa

aluminium pembuat rak piring dapur rumah tangga masih dapat didaur ulang kembali

menjadi produk-produk tertentu. Sayangnya saat ini di Provinsi Aceh khususnya belum ada

industri yang mengolah logam bekas aluminium tersebut. Selain itu, hasil daur ulang logam

aluminium bekas tidak sebagus kualitas logam aslinya. Hal tersebut disebabkan adanya

degradasi kekuatan dari logam aslinya yang disebabkan oleh cacat berupa porositas, hot

tearing. Perlu modifikasi proses untuk meningkatkan kekuatan logam aluminium daur ulang

tersebut. Peningkataan kualitas serta kekuatan logam aluminium bekas tersebut salah satu

caranya dapat dilakukan proses pengecoran logam secara sentrifugal (centrifugal casting).

Melalui centrifugal casting, produk material logam hasil cor dapat mengurangi cacat material

dan dapat meningkatkan densitasnya.

Berpijak dari hal yang telah disampaikan, maka dilakukan beberapa penelitian yang

berkaitan dengan produk coran velg kendaraan roda dua, yaitu dengan centrifugal casting.

Dengan centrifugal casting ini nantinya diharapkan dapat meningkatkan kualitas coran yang

dihasilkan. Oleh karena itu, pengecoran dengan centrifugal casting ini sesungguhnya sangat

2

Page 12: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

sesuai dengan kondisi industri kecil, karena mekanisme dengan centrifugal casting tidak

membutuhkan keahlian khusus dalam pengoperasiannya.

1.2 Perumusan Masalah

Dari beberapa uraian yang telah di jelaskan sebelumnya, maka dapat disusun

perumusan masalah sebagai berikut :

1. Daur ulang aluminium bekas untuk logam kaleng minuman ringan, panci atau wajan

bekas, piston bekas dan dari sisa aluminium pembuat rak piring dapur rumah tangga.

2. Mengurangi porositas dan meningkatkan densitas produk velp sepeda motor melalui

teknik pengecoran dengan metode centrifugal casting.

3. Perlakuan panas T6 digunakan sebagai salah satu metode solusi untuk meningkatkan

sifat mekanik paduan aluminium.

4. Kecepatan putar pada centrifugal casting dapat berpengaruh terhadap bentuk struktur

mikro hasil coran.

5. Proses perlakuan panas T6 dapat meningkatkan sifat mekanik akibat adanya fasa

kedua (presipitat) pada struktur mikro paduan logam aluminium cor (aluminium

bekas).

3

Page 13: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

1.3 Rencana Capaian Tahunan

Tabel 1. Rencana Target Capaian Tahunan

No Jenis Luaran Indikator Capaian TS TS+1 TS+2

1 Publikasi ilmiah Internasional Bereputasi submitted accepted published

Nasional Terakreditasi

2 Pemakalah dalam temu Internasional published published published

ilmiah Nasional

3 Invited Speaker dalam Internasional Tidak ada Tidak ada Tidak ada

temu ilmiah Nasional Tidak ada Tidak ada Tidak ada

4 Visiting Lecturer Internasional Tidak ada Tidak ada Tidak ada

5 Hak Kekayaan Paten Draft terdaftar Sudahdi-

Intelektual (HKI) laksanakan

Paten Sederhana Tidak ada Tidak ada Tidak ada

Hak Cipta Tidak ada Tidak ada Tidak ada

Merek dagang Tidak ada Tidak ada Tidak ada

Rahasia dagang Tidak ada Tidak ada Tidak ada

Desain Produk Industri Tidak ada Tidak ada Tidak ada

Indikasi Geografis Tidak ada Tidak ada Tidak ada

Perlindungan Varietas Tidak ada Tidak ada Tidak ada

Tanaman

Perlindungan Topografi Tidak ada Tidak ada Tidak ada

Sirkuit Terpadu

6 Teknologi Tepat Guna Prototipe dan proses produk penerapan penerapan

pembuatan velg sepeda

motor dengan metode

centrifugal casting

7 Model/Purwarupa/Desain/Karya seni/Rekayasa Sosial produk produk produk

8 Buku Ajar (ISBN) Draf Proses Sudah terbit editing

9 Tingkat Kesiapan Teknologi (TKT) 3 5 7

4

Page 14: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kepustakaan

Proses pengecoran dengan teknik centrifugal casting adalah salah satu

metode yang dapat digunakan untuk menghasilkan komponen-komponen yang

berbentuk silindris, seperti poros pejal atau belubang, cylinder liners, bearing

bushes, dan lain-lain. Proses tersebut dapat meningkatkan sifat mekanis dari

produk cor yang dihasilkan. Hasil telaah literatur mengindikasikan bahwa

penelitian-penelitian yang berkaitan dengan aplikasi pada elemen otomotif dengan

menggunakan paduan logam aluminium pernah dilakukan oleh sejumlah peneliti,

antara lain Houria, dkk. (2015), Houria (2013), Wang, dkk. (2014), Torre, dkk.

(2014), So, dkk. (2015), Jiang, dkk (2012), dan Jiang, dkk (2013).

Chirita, dkk (2008) melakukan penelitian tentang kelebihan teknik

centrifugal casting dibandingkan dengan gravity casting untuk memproduksi

komponen-komponen struktur dengan paduan Al-Si. Hasil penelitian ini

menunjukkan adanya kenaikan rupture strength hampir 35% dan rupture strain

sekitar 160%, ini lebih baik dari teknik gravity casting, sehingga teknik

centrifugal casting ini jauh lebih efektif dalam meningkatkan sifat mekanik

dibandingkan dengan teknik gravity casting.

Mukunda, dkk (2010) dalam penelitiannya mengenai Influence of

Rotational Speed of Centrifugal Casting Process on Appearance, Microstructure

and Sliding Wear Behaviour of Al-2Si Cast Alloy menyatakan bahwa pada

kecepatan optimum 800 rpm menghasilkan bentuk silinder yang seragam. Untuk

kecepatan putar di bawah dan di atas kecepatan tersebut, menghasilkan bentuk

coran yang tidak beraturan, hal ini sebagian besar berhubungan dengan pengaruh

cairan logam. Pada dasarnya terbentuknya partikel α-Al di dalam keliling tabung

pada putaran rendah, bentuk dan ukurannya berubah dengan berubahnya

kecepatan putar. Untuk uji keausan di bagian dalam permukaan hasil coran

menunjukkan sifat keausan yang lebih baik untuk coran yang dipersiapkan pada

kecepatan putar optimum.

Vassiliou, dkk (2008) pada penelitian tentang Investigation of Centrifugal

Casting Conditions Iinfluence on Part Quality. Dalam penelitian ini material yang

5

Page 15: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

digunakan adalah kuningan dengan komposisi 66.7% Cu dan 33.3% Zn dan

geometri tuangan yang cukup sederhana. Penelitian ini mengkombinasikan

percobaan dengan cara centrifugal casting dengan hasil simulasi pengecoran pada

tiga kecepatan putar, yaitu : 469, 391 dan 156 rpm. Hasil penelitian ini

menunujukkan bahwa kecepatan putar dari centrifugal casting, temperatur cetakan

dan temperatur awal cairan logam mempengaruhi kualitas dari sebuah komponen

yang dihasilkan. Tjitro, dkk (2004) yang juga meneliti pengaruh kecepatan putar

pada proses pengecoran aluminium sentrifugal dengan variasi kecepatan 150, 180

dan 200 rpm. Pada pengamatan struktur mikro bentuk butir yang dihasilkan secara

umum berbentuk equiaxed dan columnar dengan orientasi kemiringan sesuai

dengan arah putaran mesin. Hasil uji kekerasan Vickers memperlihatkan bahwa

pada putaran 200 rpm menunjukkan angka kekerasan yang lebih besar

dibandingkan variasi putaran lainnya.

Mohan, dkk (2008) dengan penelitian surface studies of centrifugally cast

aluminum-based lead bearing composites. Dalam penelitian ini variasi putaran

yang digunakan adalah dari 900 – 1700 rpm dengan perbedaan temperatur 973,

1073 dan 1173 K. Salah satu hasil penilitian ini menunjukkan bahwa komposit

Al–4.l wt.% Cu–P dengan vertical centrifugal casting, berhasil menghasilkan

produk yang berbentuk hollow cylindrical dengan tebal yang seragam pada

kecepatan putar 1600 rpm dan temperatur penuangan 1173 K.

Gwózdz, dkk (2008) dalam penelitiannya tentang influence of ageing

process on the microstructure and mechanical properties of aluminium-silicon

cast alloys - Al-9%Si-3%Cu and Al-9%Si-0.4%Mg. Dalam penelitian ini spesimen

diperlakukan sesuai dengan perlakukan panas T6. Hasil penelitian ini

menunjukkan bahwa laju pembekuan memberikan pengaruh yang besar terhadap

sifat mekanis dengan mengontrol struktur mikro, hal ini dapat dilihat dari Yield’s

Strength yang dihasilkan, dimana untuk paduan Al-Cu-Si sebesar 197 MPa,

sedangkan paduan Al-Mg-Si sebesar 243 MPa.

6

Page 16: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

2.1.1 Aluminium

Aluminium dan paduan aluminium umumnya tersedia dalam bentuk

komersial. Lembaran paduan aluminium dapat berbentuk, drawn, stamped, atau

spun. Hampir semua paduan aluminium hasil tempa atau cor dapat dilas, brazing,

atau disolder dan permukaan aluminium juga dapat dilapisi dengan cara mekanik

dan kimia. Karena mempunyai sifat konduktivitas listrik yang tinggi, paduan

aluminium juga digunakan sebagai konduktor listrik.

Tabel 2. Sifat dari aluminium pada 298.15 K (Cardarelli, 2005).

Property Value

Density 2699 kg/m3

Melting point 660.323 oC

Ultimate tensile strength 40 – 50 MPa

Yield strength 0.2% 15 – 20 MPa

Modulus of elasticity 70.2 GPa

Shear modulus 27.8 GPa

Brinell hardness 15 – 28 HB

Vickers hardness 130 HV

Charpy impact value 26 – 31 J

Elongation 50 – 70%

Poisson’s ratio. (υ) 0.345

Electricity resistivity 2.6548 µΩ.cm

Thermal conductivity 237 W.m-1

.K-1

Coefficient of linear thermal 23.03 x 10-6

K-1

expansion

Specific heat capacity 903 J.kg-1

.K-1

Selain itu, sifat mekanis aluminium dapat diperbaiki dengan cara menambahkan

unsur paduan, strain hardening, perlakuan panas atau kombinasi dari ketiga

teknik tersebut. Tembaga, magnesium, mangan, silikon dan seng adalah unsur-

unsur yang dapat digunakan sebagai unsur utama dalam paduan aluminium.

2.1.2 Centrifugal Casting

Centrifugal casting adalah salah satu cabang pengecoran terbesar di

industri pengecoran, terhitung 15% dari total hasil pengecoran dunia dihasilkan

dari centrifugal casting. Centrifugal casting diciptakan pada tahun 1918 oleh

Dimitri Sensaud Brasil deLavaud. Penemuan DeLavaud ini untuk mengeliminasi

7

Page 17: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

kebutuhan inti utama dalam cetakan pipa dan pendinginan cetakan dengan air,

sehingga memungkinkan untuk penggunaan tingkat dan berulang (ASM

Handbook, 2008).

1. Proses centrifugal casting

Proses pengecoran ini berlangsung dengan cara menuangkan logam cair ke

dalam cetakan yang sedang berputar, tanpa menggunakan inti (core), sehingga

dihasilkan coran yang mampat karena pengaruh gaya sentrifugal. Teknik ini

menggunakan gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh sebuah cetakan berbentuk

silindris berputar untuk melemparkan logam cair ke dinding cetakan, sesuai

dengan bentuk yang diinginkan. Besarnya gaya sentrifugal dapat dihitung

berdasarkan rumus berikut ini.

mv 2 2

r 2

CF = CF mω 2

r

r r CF mωrω

dengan :

m = masa (kg)

v = kecepatan

(mω) r = radius (m)

ω = kecepatan sudut (rad/s)

CF = gaya sentrifugal (N)

(Joshi) ………...………………... (2)

Centrifugal casting ini memiliki beberapa karakteristik tersendiri diantaranya

adalah sebagai berikut :

a. Produk relatif tidak ada cacatnya.

b. Kotoran non metallic dengan endapan yang berada pada lubang dalam dapat

dihilangkan pada saat proses pemesinan.

c. Kehilangan logam cair pada ladle sangat sedikit jika dibandingkan dengan

sistem gate dan runner seperti pada konvesional sand casting.

d. Sifat mekaniknya sangat bagus.

e. Tingkat produktivitasnya sangat tinggi.

f. Dapat digunakan untuk pembuatan produk dengan lebih dari satu lapis.

8

Page 18: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

g. Proses sentrifugal casting dapat digunakan untuk pembuatan material metal

matrix composite.

2. Metode Centrifugal Casting

Mesin centrifugal casting berdasarkan sumbu putar horizontal, vertical atau

inclined dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu : true centrifugal casting

(horizontal, vertical, or inclined), semicentrifugal (centrifugal mold) casting

dan centrifuge mold (centrifugal die) casting. Namun perbedaan yang paling

mendasar antara horizontal dan vertical centrifugal casting adalah pada bentuk

coran yang dihasilkan. Jika pada horizontal centrifugal casting lebih kepada

produk-produk dengan diameter relatif kecil dan panjang, sedangakan vertical

centrifugal casting untuk produk-produk yang relatif mempuyai diameter lebih

besar dan pendek.

a. True centrifugal casting (horizontal, vertical, or inclined)

Adalah salah satu metode pengecoran yang menghasilkan produk cor

berbentuk silindris dengan cara memutar cetakan pada sumbunya. Metode

pengecoran ini dapat dilakukan secara horisontal atau vertikal tanpa

menggunakan inti. Metode cetakan permanen ini juga dapat berputar

terhadap sumbunya dengan kecepatan tinggi (300 sampai 3000 rpm),

sehingga logam cair dipaksa untuk menempel pada sisi bagian dalam

cetakan, dimana logam cair membeku. Metode pengecoran ini biasanya

mempunyai ukuran butiran yang sangat halus pada diameter luar, sedangkan

diameter dalam memiliki lebih banyak kotoran dan inklusi, namun dapat

dihilangkan pada saat proses pemesinan. Selain itu, produk cor yang

dihasilkan dengan metode ini mempunyai arah pembekuan yang terarah

(directional solidification) dari bagian diameter luar menuju ke diameter

dalam, sehingga menghasilkan produk cor yang terbebas dari cacat terutama

shrinkage yang paling sering dijumpai pada proses sand casting (ASM

Handbook, 2008). Gambar 1 berikut ini adalah contoh beberapa metode

pengecoran dengan true centrifugal casting.

b. Semicentrifugal (centrifugal mold) casting

9

Page 19: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Dalam pengecoran semicentrifugal, seperti yang terlihat pada Gambar 2, cetakan berputar

terhadap sumbu simetriknya. Cetakan untuk pengecoran semicentrifugal ini selalu terisi inti

atau logam coran pada bagian tengah produk coran.

Gambar 1. True centrifugal casting (horizontal, vertical, or inclined) (ASM

Handbook, 2008).

Gambar 2. Centrifuge (centrifugal die) casting (ASM Handbook, 2008).

10

Page 20: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Kemudian arah pembekuan yang terarah diperoleh hanya dengan penuangan

yang tepat, seperti dalam pengecoran statis. Pengecoran yang sulit

diproduksi secara statis, dapat diproduksi secara ekenomis dengan metode

ini, karena gaya sentrifugal secara berkali-kali menyuplai logam cair dengan

tekanan yang lebih tinggi dari pengecoran secara statis. Hal ini secara

signifikan dapat meningkatkan hasil coran 85 – 95%, benar-benar mengisi

rongga cetakan dan hasil pengecoran berkualitas tinggi karena bebas dari

rongga dan porositas. Sehingga metode pengecoran semicentrifugal dapat

digunakan untuk produk-produk seperti velg, impeler atau bentuk-bentuk

yang bagian tengahnya terisi logam cair.

c. Centrifuge (centrifugal die) casting

Centrifuge casting memiliki aplikasi yang lebih luas. Tipe metode

pengecoran ini digunakan untuk menghasilkan valve bodies dan bonnet,

plug, yokes, bracket dan berbagai macam coran dari berbagai industri

pengecoran. Pada metode ini, seperti yang tampak pada Gambar 3, rongga

atau ruang pengecoran diatur terhadap pusat sumbu putar, seperti jari-jari

roda, sehingga memungkinkan untuk menghasilkan beberapa benda kerja

atau coran. Gaya sentrifugal memberikan tekanan yang diperlukan logam

cair dengan cara yang sama seperti pada semicentrifugal casting. Sehingga

metode centrifuge casting ini dalam penggunaannya sering dikombinasikan

dengan metode pengecoran investment casting

11

Page 21: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Gambar 3. Centrifuge (centrifugal die) casting (ASM Handbook, 2008).

2.2 Studi Pendahuluan

Penelitian yang diusulkan ini sudah dilakukan studi pendahuluan yang

meliputi pemisahan bahan Aluminium sekrap dari berbagai macam jenis

almunium seperti kaleng bekas minuman, panci bekas, piston bekas . Semua

almunium sekrap tersebut didapat dari pengumpul kaleng di toko penadah bahan

bekas. Bagian yang diambil adalah bagian yang terbuat dari almunium, oleh

karena itu perlu dilakukan beberapa pemisahan seperti pemisahan kawat yang

terdapat pada pinggiran mulut panci dan kawat yang terdapat pada piston.

Pemisahan di lakukan dengan menggunakan mesin gerindra. Almunium sekrap

yang akan di gunakan dapat di lihat pada Gambar 4.

12

Page 22: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Gambar 4. almunium sekrap.

2.3 Peta Jalan (Road Map)

Gambar 5. Road map pencapaian serta target akhir kegiatan Penelitian Produk

Terapan.

13

Page 23: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Peneltian yang telah dilakukan dalam 5 (lima) tahun terakhir (Tabel 3)

Tabel 3. Jejak Penelitian personalian tim pelaksanaan Penelitian dalam

kurun waktu 5 tahun terakhir

Pendanaan

No Tahun Judul Penelitian Sumber Jumlah (Juta

Rp)

1 2016 Perencanaan dan Pembuatan DP2M 50

Rangka Sepeda Penampang Profil Dikti

“I” Beam Menggunakan Material

Logam Al-Si dengan Metode

Centrifugal Casting

2 2015 Perencanaan dan Pembuatan DP2M 74

Rangka Sepeda Penampang Profil Dikti

“I” Beam Menggunakan Material

Logam Al-Si dengan Metode

Centrifugal Casting

3 2014 Pemanfaatan Oli Bekas sebagai Skim Dosen 15

Bahan Bakar Tungku Peleburan Muda PNBP

Logam untuk Mendaur Ulang Unsyiah

Kembali Aluminium Bekas

4 2013 Pengujian Cacat Hot Tearing pada Skim Dosen 15

Paduan Al-Si Menggunakan Muda PNBP

Cetakan CRCM Horizontal Unsyiah

5 2013 Perancangan dan Pembuatan Skim Dosen 15

Dapur Untuk Peleburan Logam Muda PNBP

Menggunakan Bahan Bakar Gas Unsyiah

(LPG)

6 2013 Pembuatan Mini Smelter untuk Skim MP3EI 200

Peleburan Bijih Besi Lhong

Kabupaten Aceh Besar

7 2012 Pemanfaatan Logam Alumnium Mandiri 18

Bekas untuk Pembuatan Wajan

Pengoreng

8 2012 Pengaruh Komposisi Paduan Al- Mandiri 35

Si terhadapKerentanan Hot

Tearing

2.4 Kontribusi dan Kebaruan

Kontribusi dan kebaruan penelitian ini berdasarkan referensi yang telah

diketahui dapat dijabarkan sebagai berikut.

14

Page 24: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

a. Pemanfaata aluminium bekas yang berupa kaleng aluminium bekas

minuman ringan, aluminium sisa pembuatan rak piring untuk velg sepeda

motor.

b. Mengetahui pengaruh kecepatan putar terhadap sifat fisis dan mekanis

paduan aluminium bekas cor pada centrifugal casting untuk velg sepeda

motor.

c. Mengetahui pengaruh perlakuan panas T6 terhadap sifat fisis dan mekanis

paduan aluminium bekas cor hasil pengecoran dengan centrifugal casting

untuk velg sepeda motor.

d. Mengetahui pengaruh kecepatan putar terhadap struktur mikro paduan

aluminium bekas cor hasil pengecoran dengan centrifugal casting.

e. Mengetahui pengaruh perlakuan panas T6 hasil pengecoran dengan

centrifugal casting terhadap perubahan struktur mikro paduan aluminium

bekas cor.

15

Page 25: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

BAB 3. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN

3.1 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Perancangan proses centrifugal casting untuk produksi velg sepeda motor.

2. Daur ulang kaleng aluminium bekas minuman ringan, aluminium sisa

pembuatan rak piring.

3. Simulasi Finite Element Method (FEM)

4. Variasi kecepatan putaran cetakan yaitu 0, 300, 500, 700, 800, 900 dan

1.000 rpm saat pengecoran aliminium bekas rak, panci, kaleng dan piston

bekas.

5. Mengetahui pengaruh kecepatan putar terhadap sifat fisis dan mekanis

paduan logam aluminium bekas dengan metode centrifugal casting untuk

pembuatan velg sepeda motor.

6. Mengetahui pengaruh perlakuan panas T6 terhadap sifat mekanis paduan

aluminium bekas hasil pengecoran dengan centrifugal casting untuk velg

sepeda motor.

7. Mengetahui pengaruh kecepatan putar terhadap struktur mikro paduan

logam aluminium bekas hasil pengecoran dengan centrifugal casting.

8. Uji fisis dan mekanis untuk produk velg sepeda motor hasil daur ulang

logam aluminium bekas yang meliputi uji tarik, uji impak dan uji

kekerasan, sedangkan untuk uji struktur mikro, uji densitas dan porositas

sebelum perlakuan T6 dan setelah perlakuan T6.

3.2 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian ini disebabkan oleh belum terdapat informasi yang jelas

dan detil terhadap beberapa hal berikut, diantaranya adalah:

1. Penelitian ini merupakan salah satu jawaban terhadap permasalahan sampah

Nasional, khususnya sampah logam aluminium.

2. Penelitian dapat menumbuhkan industri lokal untuk menghasilkan produk

teknologi, khususnya produk velg sepeda motor.

16

Page 26: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

3. Teknik pengecoran dengan metode centrifugal casting dapat mengurangi

porositas dan meningkatkan densitas produk.

4. Kecepatan putar pada centrifugal casting dapat berpengaruh terhadap bentuk

struktur mikro hasil coran.

5. Penggunaan cntrifugal casting merupakan salah satu proses alternatif bagi

peningkatan kualitas produk di industri pengecoran logam, khususnya velg

sepeda motor.

6. Perlakuan panas T6 pada produk dapat meningkatkan kekuatan produk dari

hasil pengecoran logam cor.

7. Disisi lain ilmu pengetahuan dan teknologi, maka penelitian ini dapat

menambah daftar peningkatan sifat logam hasil daur ulang aluminium

melalui sistem pengecoran, dan memberi nilai tambah pada pengembangan

dan penerapan IPTEK.

8. Sebagai upaya meningkatkan produktivitas penelitian melalui publikasi karya

ilmiah.

17

Page 27: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

BAB 4. METODE PENELITIAN

4.1 Fishbone Diagram

Tahapan penelitian:

Dari fishbone diagram dapat diuraikan tahapan penelitian antara lain:

1. Studi literatur yang berhubungan dengan penelitian yaitu tentang desain

dan pembuatan furnace dan centrifugal casting; simulasi FEM untuk

beban statik, dinamik, impak, displacement, heat transfer, CFD; uji fisis

pada aluminium yang meliputi analisis cooling curve, komposisi kimia

paduan logam, sruktur makro-mikro, porositas, dan XRD; uji mekanis

untuk paduan logam tanpa perlakuan heat treatment T6 dan dengan T6

yang meliputi uji kekerasan material logam, uji tarik, uji impak, uji

bending, dan uji fatik.

2. Desain dan pengerjaan (rancang-bangun) meliputi furnace sederhana dari

arang agar mudah diimplementasikan kepada industri kecil, alat

centrifugal casting yang dapat diatur kecapatan putarannya, serta cetakan

logam dari bahan EMS (baja karbon sedang) yang cavitynya (rongga cor)

berbentuk velg motor.

18

Page 28: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

3. Simulasi FEM untuk beban statik, dinamik, impak, displacement, heat

transfer, CFD.

4. Uji fisis pada aluminium yang meliputi analisis cooling curve, komposisi

kimia paduan logam, sruktur makro-mikro, porositas, dan XRD.

5. Uji mekanis untuk paduan logam tanpa perlakuan heat treatment T6 dan

dengan T6 yang meliputi uji kekerasan material logam, uji tarik, uji impak,

uji bending, dan uji fatik.

4.2 Bagan Penelitian

Dalam usaha merealisasikan target penelitian dan publikasi, penelitian ini

diuraikan secara lebih rinci dalam beberapa tahap penelitian dan setiap tahap

diuraikan parameter detailnya seperti ditunjukkan pada Gambar 7.

19

Page 29: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Gambar 7. Bagan penelitian selama tiga tahun.

20

Page 30: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

4.3 Lokasi penelitian

Lokasi Penelitian ini akan dilakukan pada beberapa tempat yaitu:

a. Divisi pengecoran logam Laboratorium rekayasa Material Jurusan Teknik

Mesin Fakultas Teknik Universitas Syiah Kuala untuk pengecoran dengan

metode centrifugal casting serta pengujian mekanis.

b. Beberapa Pengujian fisis akan dilakukan pada Laboratorium Material

FKIP Fisika, Universitas Syiah Kuala.

4.4 Indikator Capaian

1. Perancangan dan alat proses centrifugal casting serta cetakan logam untuk

produksi velg sepeda motor.

2. Simulasi FEM

3. Produk daur ulang kaleng aluminium bekas minuman ringan, aluminium sisa

pembuatan rak piring untuk produksi velg sepeda motor.

4. Data uji tarik, data ketahanan impact, data laju pembekuan, data ketahanan

korosi, data ketahanan fatik, data kekerasan material, data analisis XRD, foto

makro, foto mikrostruktur SEM dan EDS.

5. Publikasi ilmiah di seminar Nasional dan Internasional.

6. Publikasi ilmiah pada jurnal Nasional dan Internasional.

7. Skripsi mahasiswa S-1.

4.5 Luaran Penelitian

Tabel 4. Luaran tahunan dari Penelitian Produk Terapan yang diusulkan

No Tahun Luaran yang diharapkan

1 Pertama (I) 1. Studi literatur publikasi jurnal internasional tentang, critical review on centrifugal casting, aluminum recyle aplication.

2. Desain dan membuat tungku peleburan, alat centrifugal casting, dan cetakan logam berbentuk velg. atrikel jurnal international dengan topik: desing and development of crochoal furnace and centrifugal casting for produce biclycle wheel.

3. Merencanakan/mendesain cetakan logam. 4. Membuat cetakan logam dari baja karbon sedang.

21

Page 31: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

5. Prototipe dapur peleburan logam dengan bahan bakar arang.

6. Prototipe alat centrifugal casting. 7. Pengusulan paten atas inovasi baru alat dan metode

pembuatan velg sepeda motor melalui centrifugal casting akan diajukan permohonan ke Kemengkumham.

8. Submit 2 (dua) jurnal internasional index-Scopus (China

Foundry -Springerlink dan Material and Design - Elsevier). 2 Kedua (II) 1. Data hasil simulasi tegangan, regangan/displacement, heat

transfer, CFD melalui metode elemen hingga (FEM). 2. Prototipe velg motor hasil daur ulang aluminium bekas rak,

kaleng, panci, dan piston. 3. Data hasil uji fisis meliputi uji komposisi kimia, uji

porositas produk hasil pengecoran, uji XRD, analisis foto makro, analisis struktur mikro dan EDS-SEM.

4. Data hasil pengujian mekanis meliputi uji kekerasan meterial, kuat tarik, bending (kuat tekuk), uji impact, dan fatik.

5. Submit 2 (dua) jurnal internasional index-Scopus (Archives of Foundry Engineering dan International Journal Metalcasting-Springerlink).

3 Kedua (III) 1. Data pengujian fisis pada velg motor dengan variasi putaran.

2. Data pengujian mekanis pada velg motor dengan variasi putaran serta dengan perlakuan heat treatment T6 dan tanpa perlakuan T6 untuk meningkatkan kekuatan mekanis.

3. Uji SNI velg motor hasil daur ulang aluminium bekas. 4. Publikasi ilmiah pada seminar nasional SNTTM dan

internasional. 5. Publikasi ilmiah pada jurnal internasional (International

Jurnal Metalcasting-Speringerlink index Scopus) dan/atau

di jurnal nasional (jurnal Foundry) serta jurnal terakreditasi.

22

Page 32: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

BAB 5. HASIL DAN LUARAN YANG DICAPAI

5.1 Pembuatan Alat Centrifugal Casting

Peralatan Alat Centrifugal Casting diawali dengan perancangan (Gambar

8, 9 dan 10).

Gambar 8. Skema alat centrifugal casting sinusoidal.

23

Page 33: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Gambar 9. Motor dan poros pengerak cetakan Velg motor.

24

Page 34: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Gambar 10. Detail skema alat centrifugal casting dengan metode sinusoidal.

Sesuai dengan rancanga peralatan (Gambar 8, 9 dan 10), makan dibuat alat

Centrifugal Casting yang hasilnya diperlihatkan pada Gambar 11 dan 12.

25

Page 35: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

(a)

(b)

Gambar 11. (a) poros pemutar cetakan logam prodeuk velg sepeda motor, (b) rangka alat centrifugal casting.

26

Page 36: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

(a)

(b)

Gambar 12. (a) holder poros untuk alat sentrifugal casting, (b) poros pemutar, holdel as dan rangka sudah drakit.

5.2 Diskripsi Paten (lampiran 4)

5.3 Surat Keterangan Pendaftaran Paten (Lampiran 5)

5.4 Submit Publikasi (Lampiran 6)

5.5 Poster Seminar Hasil (Lampiran 7)

27

Page 37: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

BAB 6. KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Simpulan

Kesimpulan yang didapat dari penelitian ini adalah:

1. Hasil daur ulang aluminium bekas antara kaleng minuman ringan,

aluminium profile untuk buat rak, piston bekas, dan aluminium panic

bekas.

2. Nilai kekerasan tertinggi diperoleh dari piston bekas sebesar 54.13 VHN,

sedangkan nilai kekerasan terendah diperoleh pada panci bekas dengan

nilai sebesar 26.88 VHN.

3. Nilai impak tertinggi diperoleh pada material panci bekas sebesar 40.3

J/mm2, sedangkan nilai impak terendah diperoleh pada piston bekas

sebesar 1.7 J/mm2.

4. Alat centrifugal casting yang sedang dibangun merupakan hasil modifikasi

alat centrifugal casting yang umum digunakan untuk memproduksi velg

motor. Modifikasinya kami namakan sebagai sinusoidal centrifugal

casting.

6.2 Saran

1. Perlu penelitian lanjutan untuk membangun alat sinusoidal centrifugal

casting untuk memproduksi velg motor dengan material aluminium bekas.

2. Perlu adanya variasi putaran cetakan, variasi sinusodal, dan tanpa variasi

putaran dan tanpa variasi sinusoidal terhadap cetakan velg motor sehingga

didapat putaran optimum dan baik untuk memproduksi velg motor yang

paling baik.

28

Page 38: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

UCAPAN TERIMAKASIH

Terima kasih kepada Kementerian Riset dan Teknologi Pendidikan Tinggi

melalui LPPM Universitas Syiah Kuala, atas bantuan dana penelitian untuk skim

Penelitian Hibah Produk Terapan Tahun Anggaran 2017 sehingga dapat

terlaksananya penelitian ini.

29

Page 39: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

DAFTAR PUSTAKA

M. I. Houria, Y. Nadot, R. Fathallah, M. Roy, dan D. M. Maijer, “Influence of casting

defect and SDAS on the multiaxial fatigue behavior of A356-T6 alloy including

mean stress effect”, International Journal of Fatigue, vol. 80, 2015, pp. 90–102.

C. doLee, “Effect of T6 heat treatment on the defect susceptibility of fatigue properties to microporosity variations in a low-pressure die-cast A356 alloy”, Materials

Science & Engineering A, vol. 559, 2013, pp. 496–505.

S. Wang, N. Zhou, W. Qi, dan K. Zheng, “Microstructure and mechanical properties of A356 aluminum alloy wheels prepared by thixo-forging combined with a low

superheat casting process”, Trans. Nonferrous Met. Soc. China, vol. 24, 2014, pp. 2214−2219.

E.A.l. Torre, U. Afeltra, C.D. Go´mez-Esparza, J. Camarillo-Cisneros, R. Pe´rez-Bustamante, dan R. Martı´nez-Sa´nchez, “Grain Refiner Effect on the Microstructure and Mechanical Properties of the A356 Automotive Wheels”, Journal of Materials Engineering and Performance, Vol. 23, (2014) pp. 581– 587, DOI: 10.1007/s11665-013-0596-x.

T.I. So, H.C. Jung, C.D. Lee, dan K.S. Shin, “Effects of T6-Treatment on the Defect Susceptibility of Tensile Strength to Microporosity Variation in Low Pressure Die-Cast A356 Alloy”, Met. Mater. Int., vol. 21, No. 5, 2015, pp. 842-849, doi: 10.1007/s12540-015-5247-3.

J. Jiang, Y. Wang, G. Chen, J. Liu, Y. Li, dan S. Luo, ” Comparison of mechanical properties and microstructure of AZ91D alloy motorcycle wheels formed by die casting and double control forming”, Materials and Design, vol. 40, 2012, pp. 541–549.

J. Jiang, Y. Cheng, Z. Du, J. Liu, dan Y. Li, S. Luo, “Effect of Pressure on Microstructure and Mechanical Properties of AM60B Alloy Used for Motorcycle Wheels Formed by Double Control Forming”, J. Mater. Sci. Technol., vol.29, No. 5,

2013, pp. 439-445. ASM Handbook, 2008, “Volume 15 Casting”, ASM International.

Chirita, G., Soares, D., and Silva, F.S., 2008, “Advantages of the Centrifugal Casting Technique for the Production of Structural Components with Al–Si Alloys”.

Mukunda, P.G., Rao A.S., and Rao, S.S., 2010, ”Influence of Rotational Speed of Centrifugal Casting Process on Appearance, Microstructure, and Sliding Wear Behaviour of Al-2Si Cast Alloy”.

Vassiliou, A.N., Pantelis, D.I., and Vosniakos, G.C., 2008, “Investigation of Centrifugal Casting Conditions Influence on Part Quality”.

Tjitro, S., dan Sugiharto, 2004, “Pengaruh Kecepatan Putar pada Proses Pengecoran Aluminium Centrifugal”.

Mohan, S., Pathak, J.P., Chander N., and Sarkar, S., 2008, “Surface Studies of Centrifugally Cast Aluminum-based Lead Bearing Composites”.

Gwózdz, M., and Kwapisz, K., 2008, “Influence of Ageing Process on the Microstructure and Mechanical Properties of Aluminium-Silicon Cast Alloys - Al-9%Si-3%Cu and Al-9%Si-0.4%Mg”.

Cardarelli, F., 2005, “Materials Handbook”, A Concise Desktop Reference 2 ed.,

Springer.

30

Page 40: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

LAMPIRAN- LAMPIRAN

Lampiran 1. Instrumen penelitian.

Instrumen yang akan digunakan

1. Laboratorium

a. Divisi Pengecoran Laboratorium Rekayasa Material, Jurusan Teknik

Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh.

b. Laboratorium Rekayasa Material, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik,

Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh.

c. Laboratorium Fisis, Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Keguruan

dan Ilmu Pendidikan, Universitas Syiah Kuala, Universitas Syiah Kuala,

Banda Aceh.

2. Peralatan Utama

No. Nama alat Lokasi Kegunaan Kemampuan

1. Mesin Potong 1b Memotong baja untuk kerangka, Baik

handle, dan plat untuk dinding dapur

2. Mesin Las 1b Merakit kerangka, handle, dan dinding Baik

dapur

3. Mesin Bubut 1b Memotong dan membentuk unit Baik

burner

4. Alat UTS 1a Uji bending dan uji tarik Baik

5. Alat Charpy 1a Uji impact Baik

6. Alat Vickers 1a Uji kekerasan Baik

7. Timbagan Electric 1a Uji porositas Baik

8. Personal Computer 1a Pemrosesan dan penganalisaan data Baik

31

Page 41: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Lampiran 2. Personalia tenaga pelaksana beserta kualifikasinya.

NAMA/NIDN

Instansi

Asal Bidang Ilmu

Alokasi

Waktu

(jam/minggu) Uraian Tugas

Drs. Ahmad Program Analisis Fisis 20/40 Mengkoordinir

Farhan, M.Si/ Studi semua kegiatan.

00-0306-6602 Pendidikan Penyiapan proposal.

Fisika, Pengujian fisis.

FKIP, Penilaian hasil

Universitas penelitian.

Syiah Menulis artikel

Kuala nasional dan

internasional.

Membuat laporan.

Presentasi laporan.

Akhyar, ST, Jurusan Teknik 10/40 Persiapan mesin dan

MP, M. Eng/ Teknik Produksi bahan untuk

00-1506-8001 Mesin, dan Material pembuatan tungku,

Fakultas (Pengecoran ladel dan cetakan.

Teknik, Logam) Perakitan dan

Universitas pembuatan tungku

Syiah dan pembuatan

Kuala cetakan logam.

Kerja bengkel untuk

membangun melting

furnace, cetakan

logam dan alat

centrifugal casting.

Pengujian mekanis.

Membackup

penelitian.

Drs. Abdul Program Fisika Material 10/30 Uji Komposisi

Hamid, M.Si Studi kimia

/0025056602 Pendidikan Uji XRD

Fisika Uji porositas

FKIP Uji makro dan

Unsyiah mikro

Analisis cooling

curve

32

Page 42: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Lampiran 3. Diskripsi Pengajuan Paten.

Deskripsi

PROSES DAN ALAT PEMBUATAN VELG SEPEDA MOTOR

MELALUI TEKNIK PENGECORAN SENTIFUGAL SINUSOIDAL

Bidang Teknik Invensi

Invensi ini berhubungan dengan suatu proses pembuatan velg sepeda

motor aluminium dan alat cetaknya dengan cara pengecoran sentrifugal

sinusoidal, sehingga cairan logam terdistribusi merata terhadap rongga cetakan

dan membeku. Kelebihan proses pengecoran sentrifugal sinusoidal adalah dapat

mengurangi porositas serta menaikkan densitas hasil coran serta pengerjaannya

menjadi lebih cepat, mudah dan dapat meningkatkan jumlah produksinya.

Latar Belakang Invensi

Salah satu produk komponen otomotif yang banyak dihasilkan dari

industri-industri pengecoran logam adalah velg sepeda motor atau yang dikenal

dengan istilah casting wheel, yang secara keseluruhan peluang permintaan ini

belum dapat dipenuhi secara optimal oleh industri pengecoran lokal. Hal ini

terjadi karena keterbatasan kemampuan industri lokal, mengingat kualitas

produk cor yang dihasilkan masih rendah bila dibandingkan dengan produk cor

hasil pabrikasi. Rendahnya kualitas produk cor yang dihasilkan oleh industri-

industri lokal dibandingkan dengan produk cor hasil pabrikasi dimungkinkan

karena masih banyak menggunakan metode gravity casting sebagai metode

dalam proses pengecoran logam, mengingat metode ini merupakan metode

pengecoran yang paling sederhana dan mudah dilaksanakan.

33

Page 43: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Ada beberapa metode pengecoran yang dapat diterapkan untuk

menghasilkan suatu komponen mesin, seperti gravity casting, pressure casting

dan centrifugal casting. Bila dibandingkan dengan kualitas hasil pengecoran,

maka pressure casting dan centrifugal casting lebih baik dari gravity casting.

Hal ini disebabkan pada saat logam cair dimasukkan ke dalam cetakan dan

selama proses pembekuan mendapat tekanan dari luar. Adanya tekanan dari luar

ini dapat mengurangi porositas serta menaikkan densitas hasil coran dan

akhirnya dapat memperbaiki sifat fisik dan mekanik dari produk coran yang

dihasilkan. Namun dalam penerapannya metode centrifugal casting lebih unggul

dibandingkan dengan pressure casting bila ditinjau dari segi investasi. Bila

menggunakan alternatif presure casting, maka biaya investasi menjadi sangat

besar dan tidak sebesar bila mengunakan centrifugal casting.

Berdasarkan hal tersebut di atas maka dilakukan beberapa penelitian

yang berkaitan dengan produk coran velg kendaraan roda dua, yaitu dengan

centrifugal casting. Centrifugal casting ini dapat meningkatkan kualitas produk

coran yang dihasilkan. Oleh karena itu, pengecoran dengan centrifugal casting

ini sesungguhnya sangat sesuai dengan kondisi industri kecil, karena mekanisme

dengan centrifugal casting tidak membutuhkan keahlian khusus dalam

pengoperasiannya.

Adapun paten yang menjadi pembanding adalah peten US 6776214

dengan judul centrifugal casting of titanium alloys with improved surface

quality, structural integrity and mechanical properties in isotropic graphite

molds under vacuum, merupakan invensi metode untuk membuat berbagai

paduan dasar titanium dan aluminida titanium menjadi komponen teknik seperti

cincin, tabung dan pipa dengan mencairkan paduan titanium tersebut dalam

ruang vakum atau tekanan parsial dari gas inert yang disediakan, cetakan dibuat

dengan proses permesinan densitas tinggi, kekuatan grafit ultrafine butiran

34

Page 44: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

siotropik yang tinggi, dimana grafit dibuat dengan cetakanb isostatic pressing

atau cetakan vibrasi, cetakan tersebut berputar pada sumbu horizontal atau

vertikal atau disentrifugasi disekitar sumbu rotasi vertikal.

Paten pembanding ke dua adalah US 3492698, yang berjudul centrifugal

casting apparatus for forming a cast wall member extending transversely across

an elongated bundle of substantially parallel hollow filaments of a fluid

permeation separation apparatus, merupakan perlalatan pengecoran untuk

forming (pembentukan) di daerah yang melekat ketat terhadap cast header

menyatu dengan dinding yang ditempatkan pada bidang tranversal (melitang)

sejajar paralel dari filamen berongga memanjang melalui pengecoran berongga

memanjang. Selama proses manufakturnya menggunakan tipe cairan pemisah

yang spesifik. Peralatan mengguakan gaya sentrifugal yang tinggi untuk

mengendalikan keseragaman permukaan pada dinding struktur, dan posisi

dinding relatif terhadap bundel dan pengecoran.

Paten pembanding ketiga adalah US 3691263 dengan judul, method for

manufacturing rotation-symmetric articles by centrifugal casting, merupakan

invensi yang menyangkut pengecoran sentrifugal benda padat baik melalui

reaksi kimia maupun melalui pembekuan fisik, dimana cairan logam masuk dan

bersentuhan dengan hanya setidaknya satu cairan pembentuk, atau jika jika

diinginkan fasa gas, paling kurang satu cairan pembentuk khusus yang berat,

dan cairan pembentuk khusus lainnya yang lebih ringan dari cairan logam,

semua cairan pembentuk dengan permukaan yang tajam dibandingkan dengan

yang lainnya. Dengan demikian setiap cairan logam cor dengan fasa padat

seperti pada dinding wadan berputar ditiadakan dan pengecoran hanya dibentuk

oleh gaya sentrifugal, grafitasi, dan tegangan permukaan.

Kelemahan pada ketiga invensi diatas adalah metode sentrifugal

castingnya secara linier, sehingga cairan logam yang dituang ke dalam cetakan

35

Page 45: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

logam melalui in gate (saluran masuk cetakan) hanya mampu memberi tekanan

secara horizontal. Sedangkan tekanan arah vertikal (arah atas) tidak mempunya

tekanan.

Invensi ini menguraikan tentang proses pengecoran secara sentrifugal

dengan gerakan dibuat bergelombang melalui rol guide, sehingga membentuk

gerakan sinusodal. Gerakan sentrifugal akan memberikan pengaruh tekanan

dengan arah horizontal sehingga terjadi pemadataan pada dinding cetakan

terjauh dari titik pusat putaran. Sedangkan gerakan sinusoidal akan memberikan

pengaruh tekanan pada cairan logam terhadap arah vertikal (atas dan bawah)

sehingga terjadi pemadatan cairan logam pada dinding cetakan atas dan bawah.

Metode pengecoran sentrifugal dan sinusoidal ini diimplementasikan pada

pengecoran logam produk velg sepeda motor resing. Sehingga gabungan

gerakan sentrifugal dan sinusoidal akan memberikan pengaruh terhadap cairan

logam pada seluruh arah dinding cetakan velg sepeda motor baik arah horizontal

maupun arah vertikal.

Uraian Singkat Invensi

Invensi ini bertujuan membuatan velg sepeda motor resing dengan bahan

logam aluminium alloy dengan proses dicetak, sehingga dapat meningkatkan

jumlah produksi, serta dapat meningkatkan kualitas produk coran yang

dihasilkan melalui tekanan sentrifugal dan sinusoidal. Adanya tekanan dari luar

ini dapat mengurangi porositas serta menaikkan densitas hasil coran dan

akhirnya dapat memperbaiki sifat fisik dan mekanik dari produk coran yang

dihasilkan.

36

Page 46: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Uraian Singkat Gambar

Untuk lebih memudahkan dalam pemahaman invensi, maka dapat

diuraikan gambar sebagai berikut:

Gambar 1 adalah alat pembuatan velg sepeda motor melalui teknik pengecoran

sentrifugal sinusoidal.

Uraian Lengkap Invensi

Invensi ini pada prinsipnya adalah pengembangan teknik mencetak

aluminium alloy (paduan) produk velg sepeda motor dengan metode pengecoran

secara sentrifugal dan sinusoidal.

Kelebihan teknik mencetak velg sepeda motor berbahan aluminium

adalah dapat meningkatkan kualitas produk coran yang dihasilkan melalui

tekanan sentrifugal dan sinusoidal. Adanya tekanan dari luar ini dapat

mengurangi porositas serta menaikkan densitas hasil coran dan akhirnya dapat

memperbaiki sifat fisik dan mekanik dari produk coran yang dihasilkan. Serta

jumlah produksi lebih banyak dan seragam setiap kali dilakukan pembuatan velg

sepeda motor resing berbahan aluminium.

Prinsip kerja teknik mencetak velg sepeda motor dengan bahan

aluminium secara sentrifugal dan sinusoidal adalah dengan mencairkan logam

aluminium dalam tungku peleburan logam. Cetakan logam berbentuk lingkaran

dengan rongga cor (cavity) berbentuk velg sepeda motor dan saluran masuk

yang berada di pusat cetakan logam. Selajutnya cetakan logam berbentuk velg

sepeda motor diputar dengan kecepatan 600 rpm sampai 1000 rpm yang paling

disukai adalah 800 rpm. Setelah kecepatan stabil maka cairan aluminium logam

dituang ke dalam cetakan melalui saluran masuk. Cetakan dapat dibuka setelah

ditunggu sampai cairan logam aluminium yang berbentuk velg sepeda motor

37

Page 47: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

tersebut membeku/mengeras sepenuhnya. Tahap terahir adalah finishing dengan

kikir dan diamplas serta dipoles sampai mengkilap.

Proses pengecoran atau pencetakan velg sepeda motor dimulai dengan

melebur logam aluminium dalam tungku logam dengan suhu antara 710 oC

sampai 810 oC, yang paling disukai adalah 760 oC. Setelah cairan logam

mencair kemudian dituang ke dalam cetakan logam yang rongga cornya

berbentuk velg sepeda motor melalui saluran masuk. Rongga cor (cavity) pada

cetakan yang mana rongga cor tersebut berfungsi sebagai tempat tampung

material aluminium logam cair untuk mencetak velg sepeda motor dengan cara

dituang sambil cetakan berputar.

Bagian saluran masuk atau corong masuk, merupakan tempat masuk

material logam cair yang terletak di bagian atas dan pusat cetakan dengan

ukuran diameter 3 cm sampai 5 cm yang paling disukai 4 cm, dengan tinggi 4

cm sampai 6 cm yang paling disukai 5 cm.

Bagian Rongga cor untuk mencetak velg sepeda motor. Dengan rongga

cor sebagai tempat penampungan material aluminium cair yang berbentuk velg

sepeda motor dengan ukuran diameter 15 cm sampai 18 cm, dengan lebar 7 cm

sampai 10 cm, paling disukai 8 cm. Clam untuk mengikat cetakan agar tidak

jatuh selama berputar saat pengecoran berlangsung.

Bagian rangka dan motor penggerak untuk membuat gerakan sinusoidal

pada cetakan logam. Plat dudukan cetakan menjadi dasar tempat diletakkan

cetakan dengan dihubungkan dengan rol guide sinoidal dengan diameter 10 cm

sampai 20 cm, yang disukai 19 cm. Rangka berfungsi untuk menopang dan

tempat untuk menempelkan motor penggerak sistem gerakan sentrifugal dan

sinusoidal. Rangka terdiri dari besi siku yang tingginya 1030 mm, panjang 800

mm dan lebarnya 800 mm. Motor 1/2 HP (horse power) yang ujungnya diberi

pulley didambung kan dengan poros untuk memutar cetakan. Poros atau shaft

38

Page 48: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

pemutar diberi pulley pada ujungnya untuk memutar cetakan dengan panjang

porosnya 300 mm. Rol guide sebagai penggerak sinusoidal pada cetakan logam

velg sepeda motor.

Dengan menggunakan alat cetak diatas, proses pembuatan velg sepeda

motor melalui teknik pengecoran sentrifugal sinusoidal yang terdiri dari

peleburan, pengecoran yaitu proses penuangan aluminium cair tersebut ke dalam

cetakan, selanjutnya tahap akhir merupakan finishing yang berupa pengikiran

dan pengkilapan, proses ini dapat memproduksi velg sepeda motor secara

massal.

Proses pencetakan, merupakan pembentukan material aluminium cair

dengan cara memasukkan ke dalam cetakan dengan rongga cor berbentuk velg

sepeda motor dengan cara dituang manual. Selanjutnya cairan aluminium

dibiarkan mengeras selama 0.5 jam sampai 1,5 jam, yang disukai 1 jam. Proses

pengikiran dan pengkilapan, merupakan proses akhir atau finishing untuk

merapikan bagian berlebih pada velg akibat rongga cetakan yang tidak rapat.

Penerapan teknologi pengencoran atau pencetakan aluminium bagi

industri velg sepeda motor, sangat berguna untuk meningkakan jumlah produksi

velg sepeda motor, velg sepeda motor yang dihasilkan melalui proses

pengencoran ini adalah mudah pembuatanya, tidak memerlukan waktu yang

terlalu lama, tidak memerlukan keahlian khusus pengrajin, dapat diproduksi

secara berulang-ulang, bentuk dan ukuran yang seragam, mempersingkat waktu

produksi.

Klaim

1. Suatu proses pencetakan velg sepeda motor dari material logam melalui

teknik pengecoran sentrifugal sinusoidal dengan alat cetak yang terdiri

dari cetakan logam, rangka dan motor penggerak, yang mana alat ini

39

Page 49: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

berfungsi sebagai alat untuk mencetak velg sepeda motor dari material

logam secara massal.

2. Proses pencetakan velg sepeda motor dari material logam, sebagaimana

pada klaim 1, merupakan suatu proses pencetakan velg dari material

logam cair dengan teknik pengecoran setrifugal sinusoidal. Proses

dimulai dari mencairkan material logam aluminium dengan suhu antara

710 oC sampai 810 oC, yang paling disukai adalah 760 oC. Selanjutnya

material logam dituang ke dalam cetakan logam dengan rongga cor

berbentuk velg sepeda resing sepeda motor. Cetakan logam diputar

dengan menggunakan motor listrik 1/2 HP dengan kecepatan 600 rpm

sampai 1000 rpm yang paling disukai adalah 800 rpm.

3. Cetakan logam, sebagaimana pada klaim 1, merupakan tempat

menampung cairan logam untuk dicetak menjadi produk velg sepeda

motor yang terdiri dari saluran masuk dan rongga cor. Saluran masuk,

merupakan tempat masuk material logam cair terletak di bagian atas dan

pusat dari cetakan logam dengan ukuran diameter 3 cm sampai 5 cm

yang paling disukai 4 cm, dengan tinggi 4 cm sampai 6 cm yang paling

disukai 5 cm.

4. Rongga cor, sebagaimana pada klaim 1, merupakan alat sebagai

pencetak cairan logam yaitu tempat penampungan material aluminium

cair yang berbentuk velg sepeda motor dengan ukuran diameter 15 cm

sampai 18 cm, dengan lebar 7 cm sampai 10 cm, paling disukai 8 cm.

Clam untuk mengikat cetakan agar tidak jatuh selama berputar saat

pengecoran berlangsung.

5. Rangka dan motor penggerak sebagaimana pada klaim 1, merupakan

suatu alat untuk membuat gerakan sinusoidal pada cetakan logam. Plat

dudukan cetakan menjadi dasar tempat diletakkan cetakan dengan

40

Page 50: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

dihubungkan dengan rol guide sinoidal dengan diameter 10 cm sampai

20 cm, yang disukai 19 cm. Rangka berfungsi untuk menopang dan

tempat untuk menempelkan motor penggerak sistem gerakan sentrifugal

dan sinusoidal. Rangka terdiri dari besi siku yang tingginya 1030 mm,

panjang 800 mm dan lebarnya 800 mm. Motor penggerak dengan

kekuatan 1/2 HP (horse power) yang ujungnya diberi pulley

disambungkan dengan poros untuk memutar cetakan. Poros atau shaft

pemutar diberi pulley pada ujungnya untuk memutar cetakan dengan

panjang porosnya 300 mm. Rol guide sebagai penggerak sinusoidal pada

cetakan logam velg sepeda motor.

6. Suatu pembuatan velg sepeda motor dari yang terdiri dari peleburan,

pencetakan, dan pengikiran, untuk dapat memproduksi velg sepeda

motor secara massal.

7. Peleburan sebagaimana pada klaim 2, merupakan tahap mencairkan

logam aluminium, Proses dimulai dari mencairkan material logam

aluminium dengan suhu antara 710 oC sampai 810 oC, yang paling

disukai adalah 760 oC.

8. Pencetakan, sebagaimana pada klaim 2, merupakan penuangan cairan

logam ke dalam cetakan logam yang rongga cor berbentuk velg sepeda

motor. Selanjutnya cairan aluminium dibiarkan mengeras selama 0.5 jam

sampai 1,5 jam, yang disukai 1 jam.

9. Pengikiran, sebagaimana pada klaim 5, merupakan tahap merapikan

bagian berlebih pada hasil cetakan gagang dan sarung rencong akibat

cetakan yang tidak rapat.

41

Page 51: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

ABSTRAK

PROSES DAN ALAT PEMBUATAN VELG SEPEDA MOTOR

MELALUI TEKNIK PENGECORAN SENTIFUGAL SINUSOIDAL

Invensi ini berhubungan dengan suatu proses pembuatan pembuatan velg

motor aluminium dan alat cetak secara sentrifugal sinusoidal, sehingga

pengerjaannya menjadi lebih cepat, mudah dan dapat meningkatkan jumlah

produksi. Proses pengecoran secara sentrifugal dengan gerakan dibuat

bergelombang melalui rol guide, sehingga membentuk gerakan sinusodal.

Gerakan sentrifugal akan memberikan pengaruh tekanan dengan arah horizontal

sehingga terjadi pemadataan pada dinding cetakan terjauh dari titik pusat

putaran. Sedangkan gerakan sinusoidal akan memberikan pengaruh tekanan

pada cairan logam terhadap arah vertikal (atas dan bawah) sehingga terjadi

pemadatan cairan logam pada dinding cetakan atas dan bawah. Metode

pengecoran sentrifugal dan sinusoidal ini diimplementasikan pada pengecoran

logam produk velg motor resing. Sehingga gabungan gerakan sentrifugal dan

sinusoidal akan memberikan pengaruh terhadap cairan logam pada seluruh arah

dinding cetakan velg motor baik arah horizontal maupun arah vertikal. Adanya

tekanan dari luar ini dapat mengurangi porositas serta menaikkan densitas hasil

coran dan akhirnya dapat memperbaiki sifat fisik dan mekanik dari produk coran

yang dihasilkan. Namun dalam penerapannya metode centrifugal casting lebih

unggul dibandingkan dengan pressure casting bila ditinjau dari segi investasi.

Bila menggunakan alternatif presure casting, maka biaya investasi menjadi

sangat besar dan tidak sebesar bila mengunakan centrifugal casting.

42

Page 52: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

43

Page 53: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Gambar 1, alat pembuatan velg motor melalui teknik pengecoran sentrifugal

sinusoidal.

44

Page 54: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Lampiran 4. Surat Keterangan Pengajuan Paten

45

Page 55: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Lampiran 6. Draf summited Artikel ke Jurnal EXPERIMENT ON RECYCLED

ALUMINUM ALLOYS BY METAL CASTING

Hasan AKHYAR1)*, Ahmad FARHAN2), Masri ALI1) 1)Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Syiah Kuala

University, Jl. Syech Abdurrauf No. 7, Darussalam, Banda Aceh 23111, Indonesia 2)Department of Physic Education, FKIP Syiah Kuala University, Darussalam, Banda Aceh

23111, Indonesia

Received: xx.xx.xxxx

Accepted: xx.xx.xxxx *Corresponding author: e-mail: [email protected] Tel.: +62812 69 88110,

Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Syiah Kuala

University, Jl. Syech Abdurrauf No. 7, Darussalam, Banda Aceh 23111,

Indonesia

Abstract

In this present work, the effects of recycled aluminum scraps on the impact and

hardness properties and microstructures with a melting process are studied. The

method was conducted to determine an impact toughness by Charphy

pendulums; hardness materials by Vickers's test; and chemical composition by

spectroscopy. Four types of aluminum scraps have been recycled using a metal

casting process. They are beverage cans, aluminum profile bar waste, gasoline

engine piston, and scrap pans. The results show that maximum hardness

obtained is 54.13 VHN on material of the gasoline engine piston. The lowest

hardness is 26.88 VHN which is obtained for pan aluminum recycle. The

highest impact test result is obtained on an aluminum pan material which is 40.3

J/mm2 in average and the lowest value obtained is on the gasoline engine piston

material which is 1.7 J/mm2 in average. Keywords: recycled aluminum, impact toughness, hardness, metal casting.

1 Introduction

There are various techniques on recycling of aluminum scrap are discussed in

literature. Samuel [1] introduced a new direct technique to recycle aluminum

scrap with low energy consumption and low cost without intervening

metallurgical processes. The technique introduces the recycle aluminum metal

46

Page 56: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

without melting process, instead changes it into aluminum scrap with long chip

or small particle by a machining method. Some testing was conducted to

determine compressive strength, hardness, and green density. The results show

that direct technique for recycled aluminum could generate productivity about

80% of green density (before sintering). The advantage of this new technique

could be provided air pollution with low emission and high metal saving.

The new technology has been developed to conversion of the chips directly into

a finished product. This method has been applied to produce a composite

material. The product was characterized by good strength properties at room

temperature [2]. The sintering criterion for chip's recycling was investigated by

the production of bearing materials [3]. A method for recycling aluminum alloy

and aluminum matrix composite chips by cold and hot pressing followed by hot

extrusion was studied [4]. Recycle of the aluminum matrix composite chip was

produced by cold and hot pressing followed by hot extrusion. Hot extrusion of

hot pressed proved to the best route, but hot extrusion of cold-pressed sample

has been more economical. Also, the effects of the sintering criterion, the

differences of shape, size, dies, and the difference of extrusion condition

processes that could be affected to the products properties obtained from

recycling chips, are investigated. Details of the experimental procedure are

discussed as follows. The pressure of cold compacting given on the aluminum

chip is 400 MPa and hot extrusion with a range of 500-525 °C. Lubricant was

47

Page 57: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

given on the aluminum chips for mixing zinc with graphite. Heat treatment was

applied to the chip aluminum product with temperature range 500-545 °C and

the time difference between 0.5-7 hours. The result was obtained to get a good

diffusion bonding of particles must fulfill of three conditions, there are high

temperature, large shear plastic deformation, and thin aluminum oxide layer.

Effect of different bath temperature and melt treatment as casting parameters to

the efficiency of recycled aluminum can was investigated [5]. With this method,

aluminum cans were melted by using an electric induction furnace. Before they

melt, the size of can compacted by providing high pressure. Furthermore, the

liquid metal is poured into a permanent steel mold. The result of the calculation

efficiency of the aluminum recycling process is obtained by comparing the

recycled aluminum with the original amount of aluminum. The chemical

compositions were measured by using an optical emission spectroscopy. The

melting temperature of 750 °C and total flux of at least 10 wt.pct. will produce a

good recovery of aluminum scrap beverage cans. A commercial flux based on

potassium and sodium chlorides was used. The recyclability of aluminum alloy

AA 336 turnings scrap with different cold compacting pressures and a protective

melting with salt flux (NaCl–KCl–KF) has been experimentally studied [6]. The

recyclability of aluminum Swarf using different melting techniques and the

influence of chips preparation in the aluminum alloy recovery rate and dross

production were experimentally studied and evaluated [7]. Aluminum swarf is a

48

Page 58: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

low density product and is usually covered by a thin film of aluminum oxide and

machining fluid. Impact Strength and Hardness of Recycled Al–Zn Aluminum

Alloy have been investigated [8]. The results shows the impact toughness value

is 7 J/cm2 and the hardness index is 38.43 BHN. The effect of pouring

temperature on hardness properties of as-cast aluminum alloys have been

investigated [9]. The materials are Al-1.37Zn-1.19Si, Al-1.66Si-1.35Zn, and Al-

2.81Zn-2.6Si obtained from combine pure aluminum and Al-Si alloys. The

results shows that hardness value increases at the beginning then decrease when

increasing the pouring temperature. It is maximum at 62.83 BHN when the

pouring temperature at 810 oC.

The effects of pressure on the wear resistance characteristics, mechanical

properties and the microstructures of Al–Si piston alloys that have variable

Magnesium (Mg) content are studied [10]. The methods for further

strengthening the alloys using alloying elements such as Ni, Cu and Mg, and

applying heat treatment are also discussed. Cast Al-Si is also determined that the

hardness and UTS values increases with increase in Magnesium content and

reaches the maximum values when Mg content is at 1 % of the alloy’s

composition.

The influence of the addition of Ti and B in the form of five different grain

refiners/aluminum master alloys (Al–10%Ti, Al–5%Ti–1%B, Al–2.5%Ti–

2.5%B, Al–1.7%Ti–1.4%B and Al–4%B) in conjunction with that of Sr (as

49

Page 59: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

modifier) added in the form of Al–10%Sr master alloy to A356.2 alloy was

investigated [11]. Grain refinement of an A356.2 alloy with Ti and B additions

in the ranges of 0.02–0.5% and 0.01–0.5%, respectively, was examined using

these different types of grain refiners. Strontium additions of 30 and 200 ppm

were made. All alloys were T6-heat treated before mechanical testing. Tensile

and impact tests were conducted to evaluate the influence of the interaction

between grain refiner and modifier on the mechanical properties. The properties

were determined for both the as-cast and heat-treated conditions.

An approach for predicting of chemical composition of a recycled alloy made

from aluminum scrap (used automobile components; such as gear box, pistons,

radiator assembly, and engine hood doors) was studied. The method was

predicted the recyclability and chemical composition of aluminum alloys, then

validated a deviation factor with reference to the ASTM alloy [12]. The

aluminum recycling method was investigated to reduce cost and improve quality

by using the Taguchi Technique [13]. Taguchi approach can provides a

systematic and efficient of design in the area of experimentation to get closer to

the optimum settings when designing for performance and cost parameters. This

study use Robust design method, while the Taguchi method is used to plan the

minimum amount of initial experiment. Signal-to-noise ratio statistics were used

to analyze the performance. Variance ANOVA was used to estimate the

optimum level and determine the magnitude of the influence of various

50

Page 60: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

factors. Historical data on the response surface methodology were analyzed

using Taguchi orthogonal. The purpose of this study is to investigate the metal

properties and quality changes in some recycled aluminum material with a metal

casting method. Material that used to be recycled is beverage cans, aluminum

profile bar waste, gasoline engine piston, and scrap pans. Material properties

and microstructure can be obtained in several tests, namely impact test, hardness

test, chemical composition test, SEM.

2 Experimental material and methods

In this study, four types of aluminum scrap materials (beverage cans, aluminum

profile bar waste, gasoline engine piston, and scrap pans) were produced by

casting metallurgy process, as shown at Fig.1. The scrap aluminums were

melted in an electrical furnace for producing sample as cast and poured from

660 oC into a mild steel permanent mold stayed at room temperature (as shown

in Fig.2).

51

Page 61: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Fig. 1 Recycled aluminum material by casting method, (a) beverage cans, (b) aluminum

profile bar waste, (c) gasoline engine piston, and (d) scrap pans.

The impact toughness of the alloy was evaluated by measuring the total

absorbed energy using Charpy impact test. The samples with following ASTM:

E23 standards, were shape from the cylinder sample by machining process.

Hardness measurements were performed using a Vickers tester operated at Hv

0.5. For each recycled alloy, three experiments were conducted on companion

specimens to check the repeatability of the results (used an average values).

Samples for metallographic investigation were sectioned perpendicular to the

process direction of cylinder area (Fig. 2) and then prepared using standard

polishing techniques before etching in a 10% NaOH solution. The surfaces and

sub-surfaces of the tension samples were examined using a JEOL-6400 scanning

electron microscope (SEM) before and after cast in order to verify the possible

changes in their cast mechanism. The chemical analysis was carried out using

Spectrolab Jr CCD Spark Analyzer.

52

Page 62: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Fig. 2 The process of casting aluminum scrap (a) a metal mold, (b) the liquid metal in the

mold cast aluminum in the metal, and (c) sample of cast.

3 Results and discussion

3.1 Hardness and impact properties

The chemical composition of the alloys investigated are showed in Fig. 3. Fig, 4.

shows the value of hardness testing by Vickers of each specimen after the

casting process, piston gasoline engine has the highest hardness with value is 54

VHN (in average) while aluminum used pans has the lowest hardness with value

is 26 VHN (in average). Three experiments were repeated for each material.

Impact test results as shown in Fig. 5. (in average). The value of the pan impact

materials on the specimen casting products recycle have the highest impact

value is 40.3 J/mm2, while the gasoline engine pistons recycle has the lowest

value is 1.6 J/mm2. Three tests were also repeated for each material.

53

Page 63: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Fig. 3 The recycle alloy composition from aluminium scraps (in percentage of weight).

Fig. 4 Hardness values for each recycled aluminum.

The impact toughness is important in certain applications and can provide a

useful estimation of the ductility of a metal alloy under conditions of rapid

loading. In this study, the impact specimens were tested in order to increase the

54

Page 64: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

accuracy of the measurements and to emphasize the effect of the microstructure.

One important benefit to be derived from modification is the improvement of

ductility property when compared with unmodified castings. Silicon particle size

and shape, as well as the dendrite structure, are parameters affecting the ductility

of Al–Si alloys. Fig. 5 relates to the samples from recycled aluminum scrap, and

indicates that the scrap pan aluminum leads to the highest values, and then the

lowest impact toughness value observed at the gasoline piston.

Fig. 5 reveals that toughness values are dispersed mainly between about 1.7 and

40.3 joules for all recycled aluminum alloys. Thus, there is an increase in

toughness values that observed for scrap aluminum pans (contain Fe), whereas

for upper ranges it is possible to observe an increase in total absorbed energy.

Impact strength is imparted to the alloys by means of the ductile aluminum

matrix which separates low amounts of intermetallic particles from each other at

low concentration levels, i.e., there are fewer sites for the type of stress

concentration which facilitates crack initiation.

55

Page 65: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Fig. 5 Impact indexes for each recycled aluminum.

The Number of impact toughness and hardness on recycle Al-Zn are obtained,

they are 7 J/cm2 and 38.43 BHN, respectively [8]. The maximum of hardness

index shows 62.83 BHN at 810 oC of pouring temperature on on Al-2.81Zn-

2.6Si alloy [9]. The impact toughness of Al-Si-Mg was investigated [11], it is

reported that impact index is about 25 joule. The effects of two-pass friction stir

processing (FSP) on the impact toughness of as-cast Al–12Si alloy was studied

[14]. The cast alloy has very low absorbed energy of about 1.2 J/cm2. The

impact toughness of the alloy increased not ably by FSP. The absorbed energy

of alloy with FSP process is about 8.3 J/cm2, which is almost seven times higher

than that of the as-cast one. This increment rate is almost the same with that of

the εf (7.4 times). Pratheesh et al [8] is reported that hardness on near eutectic

Al-Si-Cu-Mg-Ni piston alloys about 63 BHN.

56

Page 66: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

3.2 Microstructure

Fig. 5. Shows the optical micrographs (SEM) of the material of aluminum

beverage cans taken from the specimen surface. From microstructure, it can be

seen that beverage cans aluminum scrap (a) before and (b) after recycling

through the casting process. The aluminum profile bar waste material before

casting is shown in figure (c) and after casting is shown in figure (d). SEM

micrograph of the material of gasoline engine pistons can be observed that

before cast in figure (e) and after cast in figure (f), then the material scrap pans

are shown in figure 5 (g) before cast and after cast in figure 5 (h).

57

Page 67: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

59

Page 68: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Fig. 6 The SEM micrographs of recycled aluminum scraps (a) beverage cans aluminum

before cast, (b) beverage cans aluminum after recycle cast, (c) aluminum profile bar

waste material before cast, (d) aluminum profile bar waste material after cast, (e)

gasoline engine pistons before cast, (f) gasoline engine pistons after cast, (g) the

material scrap pans before cast, and (f) the material scrap pans after cast.

4 Conclusion

In conclusion, the chemical compositions and mechanical properties of four different types

of recycled aluminum are discussed. The main conclusions that can be drawn from the

present study are:

1. Gasoline piston material produces the highest percentage of Si.

2. The hardness test results reveal that the highest is obtained from the gasoline engine

piston at 54.13 VHN, while the pan scrap material has the lowest hardness value at 26.88

VHN.

3. Impact test results obtained the highest value on the pan scrap material that is equal to

40.3 J/mm2, while the gasoline engine piston has the lowest impact value is 1.7 J/mm2.

Acknowledgments

This publication was made possible by a grant from the Indonesia National Research Fund

(Ristekdikti); the financial support is greatly appreciated. We would like thank to Prof.

Husaini, Prof. Samsul Rizal, Mr. Tio Muger Stiawan, and Mr. Sarwo Edhy.

References

[1] M. Samuel,: Journal of Materials Processing Technology, 135, 2003, 117-124,

doi:10.1016/S0924-0136(02)01133-0.

[2] J. Gronostajski, H. Marciniak, A. Matuszak,: Journal of Materials Processing

Technology, 106, 2000, 34-39, PII: S0924-0136(00)00634-8.

[3] J. Gronostajskia, W. Chmura, Z. Gronostajski,: Journal of Materials Processing

Technology, 125–126, 2002, 483–490, PII: S0924-0136(02)00326-6.

[4] J.B. Fogagnolo, E.M. Ruiz-Navas, M.A. Simón, M.A. Martinez,: Journal of Materials

Processing Technology, 143–144, 2003, 792–795, doi:10.1016/S0924-

0136(03)00380-7.

60

Page 69: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

[5] G.O. Verran, U. Kurzawa,: Resources Conservation and Recycling, 52, 2008, 731–736,

doi:10.1016/j.resconrec.2007.10.001.

[6] H. Amini Mashhadi, A. Moloodi, M. Golestanipour, E.Z.V. Karimi,: journal of materials

processing technology, 209, 2009, 3138–3142,

doi:10.1016/j.jmatprotec.2008.07.020.

[7] H. Puga, J. Barbosa, D. Soares, F. Silva, S. Ribeiro,: Journal of Materials Processing

Technology, 209, 2009, 5195–5203,doi:10.1016/j.jmatprotec.2009.03.007.

[8] H. Akhyar, Husaini,: International Journal of Metalcasting, 10(4), 452–456,DOI

10.1007/s40962-016-0024-8.

[9] H. Akhyar, A. Farhan,: Proceedings of International Conference on Engineering and

Science for Research and Development (ICESReD), Banda Aceh-Indonesia,

2016.

[10] K. Pratheesh, A. Kanjirathinkal, M.A. Joseph, M. Ravi,: Trans Indian Inst Met, 2015,

68(Suppl 1), S59–S66, DOI 10.1007/s12666-015-0607-8.

[11] E. Samuel, B. Golbahar, A.M. Samuel, H.W. Doty, S. Valtierra, F.H. Samuel,: Materials

and Design, 56, 2014, 468–479,

http://dx.doi.org/10.1016/j.matdes.2013.11.058.

[12] A. K. Prasada Rao,: Trans Indian Inst Met, December 2011, 64(6), 615–617, DOI

10.1007/s12666-011-0084-7.

[13] A.R. Khoeia, I. Masters, D.T. Gethin,: Journal of Materials Processing Technology, 127,

2002, 96–106, PII: S0924-0136(02)00273-X.

[14] S.M. Aktarer, D.M. Sekban, O. Saray, T. Kucukomeroglu, Z.Y. Ma, G. Purcek,:

Materials Science & Engineering A, 636, 2015, 311–319,

http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2015.03.111.

61

Page 70: LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN HIBAH PRODUK …uilis.unsyiah.ac.id/unsyiana/files/original/fe2971fbd957d000733b... · Selain sebagi dokumentasi penelitian, laporan ini juga ditulis

Lampiran 7. Poster Seminar Akhir

62