PENGARUH KOROSI LINGKUNGAN PANTAI PADA PADUAN … · PENGARUH KOROSI LINGKUNGAN PANTAI PADA PADUAN...

i

PENGARUH KOROSI LINGKUNGAN PANTAI PADA

PADUAN AL 8,5%SI 6%CU

SKRIPSI

Untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat sarjana S-1

Diajukan oleh:

ARNOLD ARDHIKA CHRISTI

NIM: 125214017

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2016

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

THE CORROSION OF AL ALLOY 8,5%SILICON 6%CUPPER

IN TROPICAL COASTAL ATMOSPHERES

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik Degree

in Mechanical Engineering

by

Arnold Ardhika Christi

Student Number: 125214017

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2016


v

PERNYATAAN

Dengan ini penulis menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah

diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang

pengetahuan penulis juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau

diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan

dalam daftar pustaka.

Yogyakarta,16 Juni 2016

Arnold Ardhika Christi


vi

INTISARI

Pembangkit listrik tenaga angin adalah salah satu sumber energi dalam gagasan

proyek pembangkit listrik 35.000 megawatt. Bermula dari hal tersebut penulis tergerak untuk

meneliti material yang cocok untuk digunakan sebagai sudu kincir angin di lingkungan

pantai. Alternatif yang dipilih adalah paduan Al-Si-Cu karena mempunyai sifat ringan, dapat

dibentuk, ulet dan memiliki ketahanan korosi yang baik. Tujuan dari penelitian ini untuk

mengetahui pengaruh korosi terhadap penambahan 8,5%Si dan 6%Cu pada massa jenis,

kekuatan tarik aluminium dengan penambahan 8,5%Si dan 6%Cu.

Penelitian diawali dengan proses pengecoran secara manual Al-8,5%Si-6%Cu dan

aluminium Tanpa Paduan sebagai pembanding. Spesimen yang sudah dicor akan mengalami

proses machining untuk dibentuk menjadi spesimen pengujian kekuatan tarik menurut standar

ASTM A370. Spesimen memiliki panjang ukur (G) 25 mm dan diameter ukur (d) 6,25 mm.

Data diperoleh dengan cara mencatat nilai massa dan massa jenis spesimen sebelum diberi

perlakuan korosi selama empat bulan di pinggir Pantai Pelangi, Bantul, Yogyakarta. Setiap

30 hari, tiga spesimen diambil untuk dicatat perubahan massanya dan diuji kekuatan tarik.

Melalui penelitian ini didapatkan hasil bahwa terjadi peningkatan massa jenis pada

aluminium dengan penambahan 8,5%Si dan 6%Cu dari 2674,59 gr/dm3 menjadi 2836,99

gr/dm3. Nilai kekuatan tarik rata-rata tertinggi terdapat pada aluminium yang diberi paduan

8,5%Si dan 6%Cu yaitu 14,38 kg/mm2 atau 141,88 MPa, lalu pada aluminium Tanpa Paduan

nilai kekuatan tarik rata-rata tertinggi 11,50 kg/mm2

atau 112,71 MPa. Penurunan kekuatan

tarik selama empat bulan perlakuan korosi pada aluminium Tanpa Paduan rata-rata sebesar

75,45%, dari awal sebelum perlakuan korosi hingga pada bulan keempat menjadi 27,67 MPa.

Setelah aluminium Tanpa Paduan diberi penambahan 8,5%Si dan 8%Cu, memberikan hasil

yang lebih baik dengan penurunan nilai kekuatan tarik rata-rata sebesar 36,99% dari awal

sebelum perlakuan korosi hingga pada bulan keempat menjadi 89,39 Mpa.

Kata kunci: aluminium, massa jenis, kekuatan tarik.


vii

ABSTRACT

Wind power is one source of energy in the idea of power projects of 35,000 MW.

Starting from this writer moved to examine the material suitable for use as blade windmills in

coastal environments. The selected alternative is an alloy of Al-Si-Cu because it has a mild

nature , can be formed , tough and has good corrosion resistance. The purpose of this study

was to determine corrosion the effect of 8.5%Si and 6%Cu on the density, the tensile strength

of aluminum with the addition of 8.5%Si and 6%Cu .

The study begins with the casting process manually Al-8.5%Si-6%Cu and

aluminum baseline for comparison. Specimens have been casted will undergo the machining

process to be formed into a specimen tensile strength testing according to ASTM A370

standard. The specimen had gauge length ( G ) measuring 25 mm and diameter ( d ) of 6.25

mm. Data obtained by recording the value of the mass and density of the specimen before

corrosion treated for four months at the edge of Rainbow Beach , Bantul , Yogyakarta. Every

30 days , three specimens were taken to note the change in mass and tensile strength tested.

Through this study showed that an increase in the density of the aluminum with the

addition of 8.5%Si and 6%Cu from 2674,59 gr/dm3 be 2836,99 gr/dm

3. The value of the

average tensile strength is highest on aluminum alloys by 8.5%Si and 6% Cu is 14,38

kg/mm2 or 141,88 MPa , and the aluminum baseline value of tensile strength highest average

of 11.50 kg/mm2 or 112.71 MPa. A decrease in tensile strength over the four months of

treatment corrosion on aluminum initial conditions on average by 75.45% , from the

beginning before corrosion treatment until the fourth month became 27.67 MPa. After

aluminum initial conditions by the addition of 8.5%Si and 6% Cu, gives better results with a

reduction in tensile strength values by an average of 36,99% from the beginning before

corrosion treatment until the fourth month became 89,39 MPa .

Keywords: aluminium, tensile strength


viii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN

AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma Yogyakarta:

Nama : Arnold Ardhika Christi

NIM : 125214017

Dengan pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, yaitu skripsi saya yang berjudul:

PENGARUH KOROSI LINGKUNGAN PANTAI PADA AL 8,5%SI

6%CU

Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya di

internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya

maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai

penulis.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal:16 Juni 2016

Yang menyatakan,

(Arnold Ardhika Christi)


ix

KATA PENGANTAR

Dengan penuh rasa syukur penulis sampaikan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat

dan karunia-Nya yang melimpah sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan baik

serta lancar. Selama melakukan penelitan, penulis telah menerima banyak bantuan dalam

bentuk materi maupun dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan kali

ini penulis akan menyampaikan rasa terimakasih yang amat dalam kepada:

1. Sudi Mungkasi, Ph.D, Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Budi Setyahandana, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing tugas akhir, terimakasih

untuk bimbingan dan masukan yang sudah diberikan selama ini.

4. A. Prasetyadi, S.Si., M.Si,. selaku dosen pembimbing akademik

5. Drs. Zeno Sutardi dan Damiana Rudiwati, S.Pd., selaku orang tua dari penulis.

6. Anastasia Puji Astuti, S.T., yang sudah selalu memberi semangat dan dukungan

selama ini.

7. Antonius Venno Senatio, Laurentius Derry, Raditia Omegawan Sambodo yang selaku

teman satu kelompok yang senantiasa menemani suka dan duka.

8. Teman-teman Teknik Mesin USD angkatan 2011, 2012 yang tidak dapat disebutkan

satu persatu.

9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang perlu

diperbaiki dalam penyusunan sekripsi, mengenai hal tersebut penulis mengharapkan

masukan dan kritik, serta saran yang bersifat membangun dari berbagai pihak agar dapat

menyempurnakan. Semoga sekripsi ini dapat bermanfaat untuk penulis maupum

pembaca. Terima kasih.

Yogyakarta , 16 Juni 2016

Penulis


x

DAFTAR ISI

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

TITLE PAGE ..................................................................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................................ iii

HALAMAN PERSETUJUAN .......................................................................................... iv

HALAMAN PERNYATAAN ........................................................................................... v

INTISARI ........................................................................................................................... vi

ABSTRACT ........................................................................................................................ vii

HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ................................................................... viii

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

DAFTAR ISI....................................................................................................................... x

DAFTAR TABEL .............................................................................................................. xiii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................................... 3

1.3 Tujuan ........................................................................................................................... 4

1.4 Batasan Masalah ........................................................................................................... 4

BAB II DASAR TEORI

2.1 Aluminium .............................................................................................................. 5

2.2 Sifat-Sifat Aluminium ............................................................................................. 5

2.3 Paduan Aluminium ................................................................................................. 7

2.4 Paduan Aluminium Utama ...................................................................................... 9

2.4.1 Paduan Al-Cu dan Al-Cu-Mg ...................................................................... 9

2.4.2 Paduan Al-Mn .............................................................................................. 11

2.4.3 Paduan Al-Si ................................................................................................ 11

2.4.4 Paduan Al-Mg-Zn ........................................................................................ 13


xi

2.4.5 Paduan Aluminum Cor ................................................................................ 14

2.4.6 Pengaruh Unsur Paduan Dalam Aluminium ............................................... 15

2.4.7 Paduan Al-Si-Cu .......................................................................................... 17

2.5 Pengujian Tarik ....................................................................................................... 19

2.6 Korosi ...................................................................................................................... 22

2.6.1 Korosi Merata .............................................................................................. 23

2.6.2 Korosi Galvanis. .......................................................................................... 23

2.6.3 Korosi Celah ................................................................................................ 24

2.6.4 Korosi Sumuran ........................................................................................... 24

2.6.5 Korosi Batas Butir........................................................................................ 25

2.6.6 Korosi Retak Tegang ................................................................................... 26

2.6.7 Korosi Selektif ............................................................................................. 26

2.6.8 Korosi Erosi ................................................................................................ 26

2.7 Tinjauan Pustaka ..................................................................................................... 27

2.7.1 Tegangan yang Bekerja pada Sudu Kincir................................................... 27

2.7.2 Laju Korosi .................................................................................................. 28

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir ................................................................................................................... 30

3.2 Bahan dan Alat Penelitian ............................................................................................... 31

3.2.1 Bahan Penelitian .................................................................................................. 31

3.2.2 Alat-alat Penelitian .............................................................................................. 31

3.3 Proses Peleburan Logam dan Pengecoran ....................................................................... 33

3.3.1 Bahan Coran ........................................................................................................ 33

3.3.2 Alat-alat yang digunakan ..................................................................................... 34

3.3.3 Proses Persiapan Pengecoran Logam .................................................................. 41

3.3.4 Proses Peleburan dan Pengecoran Logam ........................................................... 42

3.3.5 Pembongkaran Hasil Coran ................................................................................. 43

3.4 Pembuatan Benda Uji ...................................................................................................... 44


xii

3.5 Tahap Pengujian Bahan ................................................................................................... 45

3.5.1 Pengujian Massa Jenis ......................................................................................... 45

3.5.2 Pengujian Kekuatan Tarik ................................................................................... 46

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian ........................................................................................................... 47

4.1.1 Data Penelitian Pengujian Massa Jenis ............................................................... 48

4.1.2 Data Penelitian Pengujian Kekuatan Tarik ......................................................... 52

4.2 Pembahasan ................................................................................................................. 55

4.2.1 Pembahasan Pengujian Massa Jenis .................................................................... 55

4.2.2 Pembahasan Pengujian Kekuatan Tarik Terhadap Korosi .................................. 56

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ................................................................................................................... 57

5.2 Saran ............................................................................................................................. 58

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN


xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Sifat-sifat Fisik Aluminium................................................................................. 7

Tabel 2.2 Sifat-sifat Mekanik Aluminium .......................................................................... 7

Tabel 2.3 Klasifikasi Paduan Aluminium Cor .................................................................... 8

Tabel 2.4 Klasifikasi Perlakuan Bahan ............................................................................... 9

Tabel 2.5 Sifat-sifat Mekanik Paduan Al-Cu-Mg ............................................................... 10

Tabel 2.6 Sifat-sifat Mekanik Paduan Al-Mg2-Si ............................................................... 13

Tabel 2.7 Sifat-sifat Mekanik Paduan 7075 ........................................................................ 14

Tabel 2.8 Sifat-sifat Mekanik Paduan Aluminium Cor....................................................... 15

Tabel 2.9 Sifat Aluminium Paduan ..................................................................................... 18

Tabel 2.10 Laju korosi dari Baja, Tembaga, Zink, dan Aluminium dalam

(g/m2) di Viriato Stasiun Pesisir (Kuba) ............................................................ 29

Tabel 4.1 Komposisi Kimia Paduan Aluminium Cor ......................................................... 47

Tabel 4.2 Massa Jenis Al Tanpa Paduan ............................................................................. 49

Tabel 4.3 Massa jenis paduan Al -8,5%Si -6%Cu .............................................................. 50

Tabel 4.4 Massa Jenis Al Tanpa Paduan Setelah Mempergunakan Perhitungan

Standar Deviasi.................................................................................................... 51

Tabel 4.5 Massa jenis paduan Al-8,5%Si-6%Cu Setelah Mempergunakan

Perhitungan Standar Deviasi ............................................................................... 51

Tabel 4.6 Kekuatan Tarik Al Tanpa Paduan ....................................................................... 53

Tabel 4.7 Kekuatan Tarik paduan Al-8,5%Si-6%Cu .......................................................... 54

Tabel 4.8 Tabel Kekuatan Tarik Spesimen kurang Baik. ................................................... 58


xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Fasa Al-Si ........................................................................................ 12

Gambar 2.2 Perbaikan Sifat-Sifat Mekanik oleh Modifikasi Paduan Al-Si ....................... 12

Gambar 2.3 Kurva Regangan dan Tegangan Uji Tarik. ..................................................... 20

Gambar 2.4 Korosi Merata ................................................................................................. 23

Gambar 2.5 Korosi Galvanis .............................................................................................. 24

Gambar 2.6 Korosi Celah ................................................................................................... 24

Gambar 2.7 Korosi Sumuran .............................................................................................. 25

Gambar 2.8 Setruktur Mikro Korosi Intergranular. ........................................................... 25

Gambar 2.9 Korosi Erosi. ................................................................................................... 26

Gambar 2.10 Distribusi Kekuatan Tarik pada Sudu Kincir ............................................... 27

Gambar 2.11 Distribusi Tegangan Geser pada Sudu Kincir .............................................. 28

Gambar 3.1 Diagram Alir ................................................................................................... 30

Gambar 3.2 Mesin Uji Tarik .............................................................................................. 31

Gambar 3.3 Neraca Digital ................................................................................................. 32

Gambar 3.4 Gelas Ukur ...................................................................................................... 32

Gambar 3.5 Aluminium ...................................................................................................... 33

Gambar 3.6 Tembaga ......................................................................................................... 33

Gambar 3.7 Batuan Silikon ................................................................................................ 34

Gambar 3.8 Tabung Bertekanan ......................................................................................... 34

Gambar 3.9 Selang Tembaga ............................................................................................. 35

Gambar 3.10 Burner ........................................................................................................... 35

Gambar 3.11 Kompresor .................................................................................................... 36

Gambar 3.12 Tang ............................................................................................................. 36

Gambar 3.13 Tungku .......................................................................................................... 37

Gambar 3.14 Kowi ............................................................................................................. 37

Gambar 3.15 Thermokopel................................................................................................. 38

Gambar 3.16 Stopwatch ..................................................................................................... 38


xv

Gambar 3.17 Kunci Ring.................................................................................................... 39

Gambar 3.18 Cetakan Gerabah .......................................................................................... 39

Gambar 3.19 Palu ............................................................................................................... 40

Gambar 3.20 Gergaji Tangan ............................................................................................. 40

Gambar 3.21 Kikir .............................................................................................................. 40

Gambar 3.22 Proses Peleburan ........................................................................................... 42

Gambar 3.23 Hasil Cor ....................................................................................................... 43

Gambar 3.24 Tabel Standar Tes Tegangan dengan Spesimen Bundar dan

Contoh Spesimen Ukuran Kecil yang Proposional sebagai Standar Spesimen. ................ 44

Gambar 3.25 Dimensi Spesimen ........................................................................................ 45

Gambar 4.1 Hubungan Kekuatan Tarik Al Tanpa Paduan dengan

Al-8,5%Si- 6%Cu Sebelum dan Setelah Proses Korosi 4 Bulan. ................... 59


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada saat ini Indonesia memiliki program Pembangkit Listrik 35000

megawatt. Proyek pembangunan pembangkit listrik ini merupakan salah satu

program yang di canangkan oleh Presiden Joko Widodo, melihat kebutuhan

listrik hingga 2019 diprediksikan meningkat sekitar 8,7 persen perTahun.

Rencananya pembangkit listrik ini akan dibangun di seluruh pulau di

Indonesia dan di targetkan berlangsung selama 5 tahun. Terdapat 10 jenis

pembangkit listrik yang akan dibangun salah satunya adalah pembangkit

listrik tenaga angin. Mega proyek kincir angin direncanakan akan didirikan di

sepanjang pesisir pantai laut selatan yaitu di Kabupaten Bantul.

Proyek Pembangkit Listrik Tenaga Angin (PLTA) akan dibangun di

sepanjang pesisir pantai Bantul, tepatnya di Kecamatan Sanden hingga

Srandakan. Lokasi pembangunan kincir angin ada di Dusun Ngepet, Desa

Srigading Sanden. Targetnya PLTA ini akan menghasilkan daya listrik

sebesar 50 megawatt. Proyek ini akan didirikan 20 kincir angin yang masing-

masing akan berdiameter 100 meter.

Bermula dari gagasan kincir angin untuk PLTA, penulis tergerak

untuk meneliti bahan yang tepat sebagai bahan dasar kincir angin. Sebagian

besar kincir angin berbahan dasar kayu jati, namun sekarang akan

dikembangkan kincir angin blade yang berbahan dasar logam. Sudu kincir

angin yang berbahan dasar dari logam lebih tahan terhadap tegangan tarik

namun tidak akan tahan dengan korosi.

Setelah penulis membaca dari banyak sumber, penulis mengambil

keputusan bahwa Al dengan Si dan Cu adalah salah satu alternatif sebagai

bahan kincir angin. Karena Al memiliki massa jenis yang ringan yaitu 2,7


2

kg/dm3 dan ketahanan terhadap korosi yang baik dibanding dengan logam

lain.

Seperti yang sudah diketahui bahwa paduan Al-Cu memiliki kekerasan

dan kekuatan tarik yang baik, namun pada komposisi yang tidak sesuai akan

cenderung bersifat getas, resiko penyusutan besar dan mudah terjadi

keretakan, tapi semua kekurangan itu dapat teratasi dengan di tambah dengan

unsur Si. Karena Si memiliki karakteristik permukaan yang baik tanpa

kegetasan panas, koefisien pemuaian kecil dan memiliki ketahanan terhadap

korosi yang baik. Maka paduan Al-Si-Cu dapat menjadi alternatif bahan

kincir angin yang baik karena massa jenis yang rendah, daya tahan tarik yang

tinggi dan koefisien pemuaian yang rendah serta memiliki ketahanan terhadap

korosi.

Penelitian ini dilaksanakan secara berkelomok dan penulis mendapat

bagian dengan komposisi pengujian 6% Cu, sedangkan anggota lain mendapat

Al-8,5%Si dengan di tambah fraksi massa Cu dengan variasai 2%, 4% dan

8%. Pada paduan Al-Si-Cu, penulis menentukan fraksi Cu 2%, 4%, 6% dan

8%. Karena dengan menambah Cu dapat meningkatkan kadar Cu menjadi 6%

dan 8%. Menurut Tata Surdia dan S. Saito 1985, kadar Cu 4% sampai 5%

paling sering digunakan sebagai paduan coran, karena dapat meningkatkan

tegangan tarik, tetapi jika kadar ditingkatkan lebih dari 5% akan menurunkan

ketahanan korosi dari material paduan, cenderung bersifat getas dan mudah

retak pada coran. Dengan adanya Si dapat mengatasi paduan yang cenderung

getas, mengurangi resiko penyusutan dan mengatasi mudah retak coran. Maka

penulis menambahkan fraksi 6% dan 8%. Penulis juga memberikan variabel

pembanding dengan fraksi 2%, 4% dan variabel control yaitu dengan Al-8,5%

Si-0% Cu yang akan dikerjakan bersama kelompok.


3

Pengujian akan dilakukan selama 4 bulan untuk diletakkan paduan di

pinggir pantai dan dilihat perubahan massa yang terkorosi, dengan umur

paduan 0-4 bulan. Pada masing-masing umur paduan memiliki 3 buah

spesimen. 3 buah spesimen masing- masing akan di uji tegangan tarik.

Diharapkan penulis dapat menemukan komposisi yang tepat sebagai

bahan kincir yang memiliki massa jenis yang rendah, memiliki ketahanan

yang baik terhadap beban tarik dan bahan dapat bertahan dengan lingkungan

pinggir pantai yang bersifat korosif. Maka pengujian yang akan diujikan pada

spesimen paduan Al-Si-Cu ini adalah pengujian tarik dan pengujian korosi.

1.2 Rumusan Masalah

Masalah yang akan dirumuskan dalam penelitian ini adalah :

1. Bagaimana pengaruh paduan Al-8,5%Si dengan penambahan 6%Cu

terhadap massa jenis, kekuatan tarik?

2. Bagaimana pengaruh paduan Al-8,5%Si dengan penambahan 6%Cu

setelah mengalami korosi selama 1 sampai 4 bulan, terhadap kekuatan

tarik?


4

1.3 Tujuan

Tujuan dari penelitian adalah :

1. Mengetahui pengaruh paduan Al dengan penambahan 8,5%Si-6% Cu

terhadap massa jenis dan kekuatan tarik.

2. Mengetahui pengaruh korosi terhadap kekuatan tarik Al tanpa paduan dan

paduan Al dengan penambahan 8,5%Si-6%Cu setelah mengalami korosi

selama 1-4 bulan.

1.4 Batasan Masalah

Batasan Masalah yang ada dalam penelitian ini adalah :

1. Paduan yang akan penulis teliti adalah paduan Al-8,5%Si dengan variasi 6%

2. Setelah proses machining spesimen tidak mengalami proses perlakuan panas

(normalizing)

3. Data pengujian yang akan diambil adalah massa jenis, tegangan tarik.

4. Pengujian korosi akan dilakukan di pinggir Pantai Pelangi, Bantul, Daerah

Istimewa Yogyakarta.


5

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Aluminium

Aluminium pertama kali ditemukan oleh Sir Humphery Davy pada tahun

1890 sebagai suatu unsur, dan pertama kali direduksi seperti suatu logam pada tahun

1825 oleh Hans Christian Orsted. Pada tahun 1886 industri telah berhasil memperoleh

logam aluminium dari alumina dengan cara elektrolisa dari garamnya yang terfusi

oleh Paul Heroult dan C. M. Hall dikenal dengan proses Heroult Hall. SaMPai

sekarang masih dipakai untuk memproduksi aluminium.

Aluminium memiliki ketahanan terhadap korosi yang baik dan hantaran listrik

yang baik dan sifat – sifat yang baik lainnya sebagai sifat logam. Penambahan Cu,

Mg, Si, Mn, Zn, Ni, dsb, secara satu persatu atau bersama – sama, memberikan juga

sifat – sifat baik lainya seperti ketahanan korosi, ketahanan aus, koefisien pemuaian

rendah dsb. Material ini dipergunakan di dalam bidang yang luas bukan saja untuk

peralatan rumah tangga tapi juga dipakai untuk keperluan material pesawat terbang,

mobil, kapal laut, konstruksi bangunan dsb.

2.2 Sifat-sifat Aluminium

Aluminium merupakan unsur kimia logam IIIA dalam sistem periodik unsur,

dengan nomor atom 13 dan berat atom 26,98 gram per mol (sma). Setruktur Kristal

aluminium adalah struktur Kristal FCC . aluminium memiliki karakteristik sebagai

logam ringan dengan densitas 2,7 g/cm3 dan modulus elastisitas 10 x 10

6 psi. maka

aluminium memiliki sifat keuletan yang tinggi maka menyebabkan logam tersebut

mudah dibentuk atau mempunyai sifat bentuk yang baik. Aluminium memiliki

beberapa kekurangan yaitu kekuatan dan kekerasan yang rendah bila dibandingkan

dengan logam lain seperti besi dan baja. Meskipun aluminium memiliki kekerasan


6

ataupun kekuatan tarik yang rendah, aluminium memiliki kekuatan spesifik yang

sangat baik.

Aluminium juga memiliki keunggulan sifat yaitu: tahan korosi, karena

aluminium merupakan kelompok logam non ferro memiliki kerapatan yang tinggi,

maka semakin baik daya tahan korosinya. Meskipun aluminium adalah logam aktif

yang memiliki daya senyawa tinggi terhadap oksigen sehingga mudah sekali

mengoksidasi, aluminium memiliki lapisan tipis oksida yang dapat mengendalikan

laju korosi.

Aluminium memiliki sifat penghantar panas dan listrik yang baik karena

aluminium memiliki daya hantar panas dan listrik yang tinggi sekitar 60% dari daya

hantar tembaga dan tidak beracun, maka seringkali kita dapat di lihat pada produk-

produk kaleng makan dan minuman sebagai bahan pembungkus yang menggunakan

aluminium. Hal ini disebabkan karena rekasi kimia antara makanan dan minuman

dengan aluminium tidak menghasilkan zat beracun dan membahayakan manusia.

Sifat mampu berbentuk (formability) yaitu aluminium dapat dibentuk dengan

mudah. Aluminium juga mempunyai sifat mudah diteMPa (machinability) yang

memungkinkan aluminium dibuat dalam bentuk plat atau lembaran tipis.Titik lebur

rendah (melting point). Titik lebur aluminium relative rendah yaitu (660oC) sehingga

sangat baik untuk proses penuangan dengan waktu peleburan relative singkat dan

biaya operasi akan lebih murah.


7

Tabel 2.1 Sifat-Sifat Fisik Aluminium

Sifat-sifat Kemurnian Al (%))

99,996 >99,0

Masa jenis (20°C) 2,6989 2,71

Titik cair 660,2 653-657

0,2226 0,2297

Hantaran listrik (%) 64,94 59 (dianil)

Tahanan listrik koefisien temperatur

(/°C) 0,00429 0,0115

Koefisien pemuaian (20-100°C) 23,86 x 10-6

23,5 x 10-6

Jenis kristal , konstanta kisi fcc, a = 4,013

kX

fcc, a = 4,04

kX

(Sumber : Surdia , T., Saito, S. : Pengetahuan Bahan Teknik, 135)

Tabel 2.2 Sifat-Sifat Mekanik Aluminium

Sifat-sifat

Kemurnian

99.996 >99.0

Dianil 75% dirol dingin Dianil H18

Kekuatan tarik (kg/mm2) 4.9 11.6 9.3 16.9

Kekuatan mulur (0.2%)

(kg/mm2) 1.3 11.0 3.5 14.8

Perpanjangan (%) 48.8 5.5 35 5

Kekerasan Brinell 17 27 23 44


2.3 Paduan Aluminium

Aluminium memiliki sifat yang lunak dan mudah diregangkan, sehingga

mudah dibentuk dalam keadaan dingin dan panas. Karena sifat-sifat istimewa dari

aluminium yang tahan terhadap korosi, mudah dibentuk dan memiliki massa jenis

yang tergolong rendah. Banyak sekali barang di sekitar kita yang terbuat dari

aluminium. Banyak pula studi untuk mempelajari paduan aluminium yang berfungsi

untuk meningkatkan sifat mekanik aluminium.


8

Aluminium paduan merupakan penambahan unsur-unsur paduan yang dapat

meningkatkan sifat mekanik aluminium. Paduan aluminium diklasifikasikan oleh

beberapa Negara dengan berbagai standar. Saat ini kasifikasi yang sangat terkenal

dan sempurna adalah standar Aluminium Association di Amerika (AA) yang

didasarkan atas standar terdahulu dari Alcoa (Aluminium coMPany of America).

Paduan teMPa d y t k d tu t u du k “S” d k p du or

dinyatakan dengan tiga angka. Standar AA menggunaan penandaan dengan 4 angka

sebagai berikut : angka pertama menyatakan sistem paduan dengan unsur – unsur

yang ditambahkan yaitu : 1 : Al murni, 2 : Al-Cu, 3 : Al-Mn, 4 : Al-Si, 5 : Al-Mg, 6 :

Al-Mg-Si dan 7 : Al-Zn. Sebagai contoh Al-Cu dinyatakan dengan angka 2000.

Angka pada teMPat kedua menyatakan kemurnian dalam paduan yang dimodifikasi

dan Al murni sedangkan angka ketiga dan keeMPat dimaksudkan untuk tanda Alcoa

terdahulu kecuali S, sebagai contoh 3S sebagai 3003 dan 63S sebagai 6063. Al

dengan kemurnian 99% atau di atasnya dengan kemurnian terbatas (2S) dinyatakan

sebagai 1100.

Tabel 2.3 Klasifikasi Paduan Aluminium Cor

Standar AA Standar Alcoa Keterangan

1001

1100

2010-2029

3003-3009

4030-4039

1S

2S

10S-29S

3S-9S

30S-39S

Al murni99,5% atau diatasnya

Al murni 99,0% atau diatasnya

Cu merupakan unsur paduan utama

Mn merupakan unsur paduan utama

Si merupakan unsur paduam utama

5050-5086

6061-6069 50S-69S

Mg merupakan unsur paduan utama

Mg2Si merupakan unsur paduan

utama

7070-7079 70S-79S Zu merupakan unsur paduan utama



9

Tabel 2.4 Klasifikasi Perlakuan Bahan


2.4 Paduan Aluminium Utama

2.4.1 Paduan Al-Cu dan Al-Cu-Mg

Paduan Al-Cu yang paling sering diaplikasikan hanya berkisar sekitar 4-5% Cu.

Karena pada fasa paduan ini memiliki kekurangan yaitu mempunyai daerah luas dari

pembekuannya, penyusutan yang besar, resiko besar pada kegetasan, dan mudah

terjadi keretakan. Pada paduan ini adanya Si sangat berguna dalam mengatasi

keadaan itu dan Ti sangat efektif untuk memperhalus butir. Dengan perlakuan panas

T6 pada coran dapat memiliki kemampuan kekuatan Tarik mencapai 25 kgf/mm2.

Dalam paduan Al-Cu-Mg paduan yang mengandung 4% Cu dan 0,5% Mg

dapat mengeras dengan sangat dalam beberapa hari oleh penuaan dapa temperature

Tanda Perlakuan

-F

-O

-H

-H 1a

-H 2a

-H 3a

-T

-T2

-T3

-T4

-T5

-T6

-T7

-T8

-T9

-T10

Setelah pembuatan

Dianil penuh

Pengerasan regangan

Pengerasan regangan

Sebagian dianil setelah pengerasan regangan

Dianil untuk penyetabilan setelah pengerasan regangan, n=2 (1/4

keras), 4 (1/2 keras), 6 (3/4 keras), 8 (keras), 9 (sangat keras)

Perlakuan panas

Penganilan penuh (hanya untuk coran)

Pengerasan regangan setelah perlakuan pelarutan

Penuaan alamiah penuh setelah perlakuan pelarutan

Penuaan tiruan (tanpa perlakuan pelarutan)

Penuaan tiruan setelah perlakuan pelarutan

Penyetabilan setelah perlakuan pelarutan

Perlakuan pelarutan, pengerasan regangan, penuaan tiruan

Perlakuan pelarutan, penuaan tiruan, pengerasaan regangan

Pengerasan regangan setelah penuaan tiruan


10

biasa setelah pelarutan, paduan ii ditemukan oleh A. Wilm dalam usaha

mengembangkan paduan Al yang kuat dinamakan duralumin. Selanjutnya telah

banyak studi yang dilakukan mengenai paduan ini. Khususmya Nishimura

menemukan dua senyawa ternet berada dalam keseimbangan dengan Al, yang

dinamakan senyawa S dan T, dan ternyata senyawa S (Al2CuMg) mempunyai

kemampuan penuaan pada temperature biasa. Duralumin adalah paduan praktis yang

sangat terkenal di kenal dengan kode paduan 2017, komposisi standarnya adalah Al-

4%Cu-1,5%Mg-0,5%Mn dinamakan paduan dengan kode 2024, nama lamnya

disebut duralumin super. Paduan yang mengandung Cu mempunyai ketahanan korosi

yang jelek, jadi apabila dibutuhkan ketahanan korosi yang khusus diperlukan

permukaanya dilapisi dengan aluminium murni atau paduan Al yang tahan korosi

yang disebut pelat alklad.

Tabel 2.5 Sifat-Sifat Mekanik Paduan Al-Cu-Mg

Paduan Keadaan Kekuatan

tarik

(kgf/mm2)

Kekuatan

mulur

(kgf/mm2)

Perpanja

ngan (%)

Kekuatan

geser

(kgf/mm2)

Kekerasan

brinell

Batas

lelah

(kgf/mm2)

17S

(2017)

O

T4

18,3

43,6

7,0

28,1

-

-

12,7

26,7

45

105

7,7

12,7

A17S

(A2017) T4 30,2 16,9 27 19,7 70 9,5

R317 Setelah

dianil 42,9 24,6 22 - 100 -

24S

(2024)

O

T4

T36

18,9

47,8

51,3

7,7

32,3

40,1

22

22

-

12,7

28,8

29,5

42

120

130

-

-

-

14S

(2014)

O

T4

T4

19,0

39,4

49,0

9,8

28,0

42,0

18

25

13

12,7

23,9

29,5

45

100

135

-

-

-



11

2.4.2 Paduan Al-Mn

Mn adalah unsur yang diperkuat Al tanpa mengurangi ketahanan korosi, dan

dipakai untuk membuat paduan yang tahan korosi. Dalam diagram fasa Al-Mn yang

ada dalam keseimbangan dengan larutan padat Al adalah Al6Mn (2,5,3%Mn),

sistem ortorobik a=6,498 A, b=7,552 A, c=8,870 A, dan kedua fasa mempunyai titik

eutektik pada 658,5°C, 1,95% Mn. Kelarutan padat maksimum pada tempertur

eutektik adalah 1,82% dan pada 500°C 0,36%, sedangkan pada temperature biasa

kelarutannya hampir 0.

Dengan paduan Al-12%Mn dan Al-1,2%Mn-1,0%Mg dinamakan paduan

3003 dan 3004 yang dipergunakan sebagai paduan tahan korosi tanpa perlakuan

panas.

2.4.3 Paduan Al-Si

Paduan aluminium silikon (Al-Si) sangat baik kecairannya, mempunyai

permukaan yang baik, tanpa kegetasan panas, dan sangat baik untuk paduan coran.

Sebagai tambahan, paduan aluminium silikon mempunyai ketahanan korosi yang

baik, massa yang ringan, koefisien pemuaian yang kecil dan penghantar listrik dan

panas yang baik. Paduan Al-12%Si adalah paduan yang paling banyak dipakai

untuk paduan cor cetak.

Gambar 2.1 menunjukkan fasa diagram fasa dari sistem ini. Ini adalah tipe

eutektik yang seederhana yang mempunyai titik eutektik pada 577°C, 11,7%Si,

larutan padat terjadi pada sisi aluminium, karena batas kelarutan padat sangat kecil

maka pengerasan penuaaan sukar diharapkan.

Kalau paduan ini didinginkan pada cetakan logam setelah cairan logam

diberi natrium flourida kira-kira 0,05-1,1% kadar logam natrium, taMPaknya

temperature eutektik meningkat kira-kira 15°C, dan komposisi eutektik bergeser

ke daerah kaya Si kira-kira pada 14%. Hal ini biasa terjadi pada paduan hiper


12

eutektik seperti 11,7-14%Si. Si mengkristal sebagai kristal primer dan strukturnya

menjadi sangat halus. Ini dinamakan sebagai struktur yang dimodifikasi. Gambar

2.2 menjukkan sifat-sifat mekaniknya yang sangat diperbaiki.

Gambar 2.1 Diagram fasa Al-Si

(Sumber : Surdia, T., Saito, S. : Pengetahuan Bahan Teknik, 137)

Gambar 2.2 Perbaikan sifat-sifat mekanik oleh modifikasi paduan Al-Si

(Sumber : Surdia, T., Saito, S. : Pengetahuan Bahan Teknik, 137)


13

Koefisien pemuaian dari Si sangat rendah, oleh karena itu paduannya pun

mempunyai koefisien muai yang rendah apabila ditambah. Namun Si tidak

memiliki butir primer yang halus tapi untuk memperhalus butir primer dapat

menggunakan P oleh paduan Cu-P atau penambahan fosfor klorida (PCl5) untuk

mencapai prosentase 0,001%P, dapat tercapai penghalusan Kristal primer dan

homogenisasi. Paduan Al-Si banyak dipakai dengan elektroda untuk pengelasan

yaitu terutama yang mengandung 5%Si.

Tabel 2.6 Sifat-Sifat Mekanik Paduan Al- Si

Paduan Keadaan

Kekuatan

tarik

(kgf/mm²)

Kekuatan

mulur

(kgf/mm²)

Perpanjangan

(%)

Kekuatan

geser

(kgf/mm²)

Kekerasan

Brinel

Batas

lelah

(kgf/mm²)

6061

O 12,6 5,6 30 8,4 30 6,3

T4 24,6 14,8 28 26,9 65 9,5

T6 31,6 38,0 15 21,0 95 9,5

6063

T5 19,0 14,8 12 11,9 60 6,7

T6 24,6 21,8 12 15,5 73 6,7

T83 26,0 26,6 11 15,5 82

(Sumber : Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik, Jakarta 1999, hal. 140

2.4.4 Paduan Al-Mg-Zn

Seperti telah ditunjukkan pada Gambar 2.2 alumunium menyebabkan

keseimbangan biner semu senyawa antara logam MgZn , dan kelarutannya

menurun apabila temperature turun. Telah diketahui sejak lama bahwa paduan sistem

ini dapat dibuat keras sekali dengan penuaan setelah perlakuan pelarutan. Tetapi sejak

lama tidak dipakai sebab mempunyai sifat patah getas oleh retakan korosi tegangan.

Di Jepang pada permulaan tahun 1940 Igarashi dkk. Mengadakan studi dan berhasil

dalam pengembangan suatu paduan dengan penambahan kira-kira 0,3 Mn atau Cr,

dimana butir Kristal padat diperhalus, dan mengubah bentuk presipitasi serta retakan

korosi tegangan tidak terjadi. Pada saat itu tegangan itu dinamakan ESD, duralumin

super extra. Selama perang dunia II di Amerika Serikat dengan maksud hampir sama


14

telah dikembangkan pada suatu paduan. Yaitu suatu paduan yang tersendiri dari: Al-

5,5%Zn-2,5%Mn-1,5%Cu-0,3%Cr-0,2%mn, sekarang dinamakan paduan 7075.

Paduan ini mempunyai kekuatan tertinggi diantarapaduan-paduan lainnya, sifat-sifat

mekaniknya ditunjukkan pada Tabel 2.5 penggunaan paduan ini yang paling besar

adalah untuk bahan konstruksi pesawat udara gunanya menjadi lebih penting sebagai

konstruksi.

Tabel 2.7 Sifat-Sifat Mekanik Paduan 7075

(Sumber : Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik, Jakarta 1999, hal. 141

2.4.5 Paduan Alumunium Cor

Struktur mikro paduan alumunium cor (berhubungan erat dengan sifat-sifat

mekanisnya) terutama tergantung pada laju pendinginan saat pengecoran dilakukan.

Laju pendinginan ini tergantung pada jenis cetakan yang digunakan. Dengan cetakan

logam, pendinginan akan berlangsung lebih cepat dibandingkan dengan cetakan pasir

sehingga struktur logam cor yang dihasilkan akan lebih halus dan menyebabkan

peningkatan sifat mekanisnya. Tabel 2.8 memperlihatkan sifa-sifat mekanis beberapa

paduan alumunium cor.

Perlakuan

panas

Kekuatan

tarik

(kgf/mm²)

Kekuatan

mulur

(kgf/mm²)

Perpanjangan

(%) Kekerasan Kekuatan

geser

(kgf/mm²)

Batas

lelah

(kgf/mm²) (a) (b) Rockwell Brinell

Bukan klad

O 23,2 10,5 17 16 E60-70 60 15,5 -

T6 22,5 51,3 11 11 B85-95 150 33,8 -

Klad

O 22,5 9,8 17 - - - 15,5 -

T6 53,4 47,1 11 - 88-111 - 32,3 -


15

Halus dan menyebabkan sifat mekanisnya Tabel 2.8 memperlihatkan sifat-sifat

mekanis beberapa paduan cor.

Tabel 2.8 Sifat-sifat Mekanis paduan aluminium cor

Menurut Aluminium Association

(sumber: V. Malau, Diktat Kuliah Bahan Teknik Manufaktur, USD Yogyakarta)

2.4.6 Pengaruh Unsur Paduan Dalam Aluminium

Unsur paduan sangat berpengaruh terhadap sifat-sifat aluminium paduan,

untuk perlu diketahui pengaruh suatu unsur terhadap sifat-sifat aluminium

A. Si (Silicon)

Mempermudah proses pengecoran

Meningkatkan daya tahan terhadap korosi.

Memperbaiki sifat-sifat atau karakteristik coran.

Paduan Proses

Pembekuan

Perlakuan

panas

Σy

(MPa)

σu

(MPa)

regangan

295.0 Cetakan

pasir

T6 165 250 5

308.0 Cetakan

pasir

F 90 250 1

356.0 Cetakan

pasir

T6 160 230 1,5

390.0 Cetakan

pasir

T6 270 280 <0,5

Tekanan T5 290 310 1

413.0 Tekanan F 160 280 3

712.0 Cetakan

pasir

F 130 200 5


16

Menurunkan penyusutan bahan terhadap beban kejut

Hasil coran akan rapuh jika kandungan silicon terlalu tinggi

B. Cu (Tembaga)

Meningkatkan kekerasan bahan.

Memperbaiki kekuatan Tarik.

Mempermudah pengerjaan dengan mesin.

Menurunkan daya terhadap korosi

Mengurangi kemampuan dibentuk dan dirol.

C. Mn (Mangan)

Meningkatkan kekuatan dan daya tahan pada temperature tinggi.


Megurangi pengaruh buruk unsur besi.

Menurunkan kemampuan penuangan.

Meningkatkan kekerasan butiran partikel

D. Mg (Magnesium)

Mempermudah proses penuangan.

Meningkatkan kemampuan pengerjaan mesin.


Menghaluskan butira Kristal secara efektif.

Meningkatkan ketahanan beban lanjut.

Meningkatkan kemungkinan timbulnya cacat pada hasil cor.

E. Ni (Nikel)

Peningkatan kekuatan dan ketahanan bahan pada temperature tinggi.

Penurunan pengaruh unsur Fe (besi) dalam paduan.

Peningkatan daya tahan terhadap korosi


17

F. Fe (Besi)

Mencegah terjadinya penempelan logam cair pada cetakan selama proses

penuangan.

Penurunan sifat mekanis.

Penurunan kekuatan Tarik.

Timbulnya bintik keras pada hasil coran.

Peningkatan cacat porositas.

G. Zn (Seng)

Meningkatkan sifat mampu cor.

Peningkatan kemampuan dimesin.

Mempermudah keuletan bahan.

Meningkatkan ketahanan korosi.

Menurunkan pengaruh baik dari besi.

Kadar Zn terlalu tinggi dapat menimbulkan cacat rongga udara.

H. Ti (Titanium)

Meningkatkan kekuatan hasil cor pada temperature tinggi.

Memperhalus butiran dan permukaan.

Mempermudah proses penuangan.

Menaikkan viskositas logam cair dan mengurangi fluiditas logam

2.4.7 Paduan Al-Si-Cu

Aluminium yang dipadukan dapat memiliki beranekaragam

karakteristik, sehingga sangat banyak dipakai untuk bermacam-macam

kebutuhan. Aluminium paduan teMPa tanpa perlakuan panas (Non Heat-treatable

wrought alloys) sering digunakan sebagai komponen elektrik, kertas aluminium

foil, pemrosesan makanan, hampir semua rata-rata penggunaan kaleng, kebutuhan

arsitektur, dan komponen-komponen Angkatan Laut. Aluminium Paduan dengan

perlakuan panas (Heat-teatable wrought alloys) sering digunakan untuk ban truk


18

dan kendaraan-kendaraan berat, bodi luar semua aircraft, piston, kano, rel kereta

api, dan rangka pesawat. Aluminium paduan cor (casting alloys) sering digunakan

pada peralatan makan, mesin otomotif, bodi transmisi dan permesinan angkatan

laut.

Tabel 2.9 Sifat Aluminium Paduan

Alloys

Tensile Strength

(psi)

Yield Strength

(psi)

% Elongation

Non Heat-treatable wrought alloys :

1100-O

> 99% Al

13000 5000 40 1100-H18

24000 22000 10

3004-O

1.2% Mn-1.0% Mg

26000 10000 25 3004-H18

41000 36000 9

4043-O

5.2% Si

21000 10000 22 4043-H18

41000 39000 1

5182-O

4.5% Mg

42000 19000 25 5182-H19

61000 57000 4

Heat-treatable wrought alloys : 2024-T4

4.4% Cu

68000 47000 20

2090-T6

2.4% Li-2.7% Cu

80000 75000 6 4032-T6

12% Si-1% Mg

55000 46000 9

6061-T6

1% Mg-0.6% Si

45000 40000 15 7075-T6

5.6% Zn-2.5% Mg

83000 73000 11

Casting alloys : 201-T6

4.5% Cu

70000 63000 7

319-F

6% Si-3.5% Cu

27000 18000 2 356-T6

7% Si-0.3% Mg

33000 24000 3

380-F

8.5% Si-3.5% Cu

46000 23000 3 390-F

17% Si-4.5% Cu

41000 35000 1

443-F

5.2% Si (sand cast)

19000 8000 8

(permanent mold)

23000 9000 10

(die cast) 33000 16000 9

(sumber: Askeland, Donald R., The Science and Engineering of Materials 6th

Edition,

USD Yogyakarta)


19

2.5 Pengujian Tarik

Uji tarik merupakan salah satu pengujian destruktif (pengujian yang bersifat

merusak benda uji). Pengujian dilakukan dengan memberikan beban tarik pada beban

uji secara perlahan-lahan saMPai putus. Maka akan terlihat batas mulur, kekuatan

tarik, perpanjangan, pengecilan luas diukur dari benda uji. Pelaksanaan pengujian

sebagai berikut :

a. Ukur gage length dengan jangka sorong, lalu beri tanda.

b. Catat nomor sepesimen yang akan di uji tarik.

c. Kemudian benda uji dipasang pada grip (penjepit) atas dan bawah pada mesin

uji, dan dinaikan atau diturunkan grip bawah dengan kecepatan sedang

sehingga penjepitan benda uji dalam posisi yang tepat. Kedudukan benda uji

harus vertikal dan setelah itu kedua penjepit dikencangkan secukupnya.

d. Power printer dihidupkan dan kertas mili meter blok dipasang pada printer.

e. Mesin dijalankan dan catat angka yang ditampilkan pada data display saMPai

benda uji patah.

Beban tarik yang bekerja pada benda uji akan menimbulkan pertambahan

panjang disertai pengecilan penaMPang benda uji. Dari data yang diperoleh dari

pengujian tarik, dapat dilakukan perhitungan untuk cari nilai dari tegangan

maksimum dan regangan dari benda uji tersebut, perhitungan dilakukan dengan

menggunakan rumus berikut :

1. Kekuatan Tarik :

(3)

Dengan adalah gaya maksimal ( ) = luas penaMPang mula-mula

( ), adalah ultimate tensile strength atau tegangan tarik maksimum (kg/ )


20

2. Regangan :

(4)

Dengan adalah regangan, adalah Panjang ukur awal ( ), merupakan

panjang ukur akhir ( ) merupakan pertambahan panjang ( )

Semakin besar panjang ukur, semakin besar pula nilai regangan karena

pertambahan panjang akan semakin besar, dan rumus dari regangan sendiri

berbanding lurus dengan berubahan panjang dan berbanding terbalik dengan panjang

ukur awal benda uji. Percobaan tarik akan dilakukan untuk setiap bahan. Dari

pengujian tarik dapat disimpulkan sifat mekanik dari suatu bahan yaitu :

a. Semakin tinggi kemampuan tegangan tarik suatu bahan maka akan lebih kuat

juga bahan tersebut dapat menerima tegangan tarik, namun semakin rendah

kemampuan tegangan tarik suatu bahan maka akan lebih lemah bahan dapat

menerima tegangan tarik.

b. Semakin tinggi regangan maka bahan tersebut semakin mudah dibentuk, dan

sebaliknya semakin kecil regangan maka bahan tersebut akan sulit dibentuk.

Gambar 2.3 Kurva Regangan dan Tegangan Uji Tarik

(sumber: Soeparwi 2006)


21

Sifat-sifat terhadap beban tarik:

a. Modulus Elastisitas

Modulus elastisitas adalah ukuran kekakuan suatu material, semakin

besar modulus elastisitas suatu material maka akan semakin kecil

regangan elastis yang dihasilkan akibat pemberian tegangan pada

material tersebut. Modulus elastisitas suatu bahan ditentukan oleh

gaya ikatan antar atom pada material, karena gaya ini tidak dapat

diubah tanpa terjadinya perubahan mendasar pada sifat bahannya,

maka modulus elastisitas merupakan salah satu dari banyak sifat

mekanik yang tidak mudah diubah. Sifat ini hanya dapat sedikit

berubah oleh adanya penambahan paduan, perlakuan panas atau

pengerjaan dingin. Modulus elastisitas biasanya diukur pada suatu

suhu tinggi dengan metode dinamik. Pada tegangan tarik rendah

terdapat hubungan linier antara tegangan dan regangan yang disebut

sebagai daerah elastis, pada daerah ini akan berlaku hokum Hooke.

b. Batas Proporsional

Batas proporsional adalah tegangan maksimum elastis pada suatu

material, sehingga apabila tegangan-tegangan yang diberikan tidak

melebihi batas proporsional suatu material maka material tersebut

tidak akan mengalami deformasi dan akan dapat kembali ke bentuk

semula.

c. Batas Elastis

Batas elastis adalah tegangan terbesar yang masih dapat ditahan oleh

suatu material tanpa terjadi tegangan sisa permanen yang terukur. Pada

saat beban ditiadakan material mampu kembali pada kemampuan awal

lagi.


22

d. Kekuatan Luluh

Kekuatan luluh adalah tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan

sejumlah kecil deformasi plastis yang ditetapkan.

e. Tegangan Maksimum

Tegangan maksimum merupakan beban maksimum yang mampu

diterima oleh material hingga sebelum material tersebut patah.

2.6 Korosi

Korosi adalah gejala destruktif yang mempengaruhi hampir semua logam,

Menurut Denny A. Jones pada buku berjudul Principles and Prevention of Corrosion,

definisi korosi adalah rusaknya suatu bahan atau berkurangnya kualitas suatu bahan,

dikarenakan reaksi dengan lingkungannya. Korosi tersebut bisa mengakibatkan bahan

bertambah berat, bahan menjadi semakin ringan dan sifat-sifat mekanisnya berubah.

Korosi harus dicegah karena sangat merugikan. Dari kerugian ekonomi saMPai

kerugian materi.

Efek dari Korosi sendiri akan berpegaruh pada umur pemakaian material.

Maka untuk mengetahui cepat atau lambatnya korosi pada sebuah material dapat

diperhitungankan melalui persamaan :

Dengan adalah laju reaksi korosi, ketetapan laju ukuran energy bebas aktivasi

dinyatakan dengan

Dengan A adalah tetapan, adalah energy bebas (selisih energy bebas antara logam

dan produk korosinya) dan R tetapan gas universal serta temperatur dinyatakan

dengan T.


23

Korosi pada logam sangatlah beragam, disebabkan karena kondisi lingkungan

saMPai pada kondisi dari logam itu tersendiri. Adapun jenis-jenis korosi yang bias

terjadi pada logam:

2.6.1 Korosi Merata (uniform)

Korosi ini merata di seluruh permukaan logam dan termasuk korosi yang

paling sering dijuMPai. Korosi ini dikontrol oleh reaksi kimia antara permukaan

logam dengan media pengkorosifnya. Korosi ini bisa terjadi dikarenakan komposisi

dan metalurgi material yang sama. Dengan keseragaman tersebut, pelepasan electron

akan merata keseluruh permukaan.

Gambar 2.4 Korosi Merata

(sumber: Budi Hartono 2011)

2.6.2 Korosi Galvanis (bimetal)

Korosi ini terjadi karena proses elektrokimiawi dua buah logam yang berbeda

potensial dihubungkan langsung didalam larutan elektrolit yang sama. Dimana

elektron mengalir dari logam anodic (kurang mulia) ke logam yang lebih katodik

(lebih mulia), akibatnya logam yang kurang mulia berubah menjadi ion-ion positif

karena kehilangan elektron.


24

Gambar 2.5 Prosews Elektrokimia Korosi Galvanis

(sumber: Busman 2010)

2.6.3 Korosi Celah

Korosi celah merupakan korosi local yang mempunyai celah antara keduanya

yang mengakibatkan terjadinya perbedaan konsentrasi asam. Biasanya terjadi

dikarenakan celah tersebut terisi oleh elektrolit yang mengakibatkan terjadinya sel

korosi dengan katodanya adalah sisi luar permukaan celah dan anodanya adalah

elektrolit yang mengisi celah itu sendiri.

Gambar 2.6 Korosi Celah

(Sumber : Jones, DA. : Principles and Prevention of Corrosion)

2.6.4 Korosi Sumuran (pitting)

Merupakan korosi lokal yang terjadi pada logam secara lokal selektif yang

menghasilkan bentuk permukaan lubang-lubang pada logam. Korosi jenis ini

dianggap lebih berbahaya daripada korosi seragam dikarenakan lebih sulit terdeteksi.

Mekanisme korosi pitting hamper sama dengan korosi celah. Korosi pitting ditandai

dengan pembentukan lubang ataupun sumur pada permukaan logam.


25

Gambar 2.7 Korosi Sumuran

(Sumber : Jones, DA. : Principles and Prevention of Corrosion)

2.6.5 Korosi Batas Butir (Intergranular)

Korosi batas butir merupakan serangan korosi yang terjadi pada batas kristal

(butir) dari suatu paduan karena paduan yang kurang sempurna (ada kotoran yang

masuk/endapan) atau adanya gas hidrogen atau oksigen yang masuk pada batas

kristal/butir. Batas butir ini sering menjadi teMPat pengendapan (precipitation) dan

pemisahan (segregation). Pengendapan dan pemisahan terjadi dikarenakan pada

logam terkandung logam antara dan senyawa pada batas butirnya. Pada dasarnya

logam yang mempunyai logam antara dan senyawa pada batas butirnya akan sangat

rentan terhadap korosi batas butir. Jenis korosi ini sangat berbahaya karena tidak

dapat dilihat secara kasat mata.

Gambar 2.8 Setruktur Mikro Korosi Intergranular

(Sumber: Hardiana 2010)


26

2.6.6 Korosi Retak Tegang

Korosi retak tegang adalah keretakan akibat tegangan tarik dan media korosif

secara bersamaan dan terjadi pada material yang spesifik. Karakteristik dari korosi ini

adalah perpatahannya gatas dimana retakan terjadi dengan regangan yang kecil dari

material.

2.6.7 Korosi Selektif

Korosi selektif adalah suatu bentuk korosi yang terjadi karena pelarutan

komponen tertentu dari paduan logam. Pelarutan ini terjadi pada salah satu unsur

paduan atau komponen dari paduan logam yang lebih aktif yang menyebabkan

sebagaian besar dari pemadu tersebut hilang dari paduannya.

2.6.8 Korosi Erosi

Korosi erosi terjadi akibat aliran dari suatu fluida yang mengalir sangat cepat

sehingga merusak permukaan logam dan lapisan film pelindung.

Gambar 2.9 Korosi Erosi

(Sumber: Jones 1991)

Amonia (NH3) merupakan bahan kimia yang cukup banyak digunakan dalam

kegiatan industri. Pada suhu dan tekanan normal, bahan ini berada dalam bentuk gas


27

dan sangat mudah terlepas ke udara, bahan ini berada dalam bentuk gas dan sangat

mudah terlepas ke udara. Di dunia industry ammonia umumnya digunakan sebagai

bahan anti beku (refrigerant) di dalam alat pendingin. Bukan hanya itu saja, dalam

aplikasi alat pendingin absorbsi yang digunakan sebagai refrigerant adalah ammonia.

Tentu saja dalam prosesnya pengaruh ammonia tersebut akan menyebabkan korosi.

2.7 Tinjauan Pustaka

2.7.1 Tegangan yang Bekerja pada Sudu Kincir

Sebuah penelitian oleh Nurimbetov A., dkk, (2015) yang berjudul

“Optimization of Windmill’s layered Composite Blades to reduce Aerodinamic noise

and Use in Construction of “Green” Cities”. Mengungkapkan tegangan yang bekerja

pada sebuah blade adalah tegangan tarik dan tegangan geser.

Gambar 2.10 Distribusi Tegangan Tarik pada Sudu Kincir (a) karbon silikat

(b) boroaluminium (c) fiberglass


28

Gambar 2.11 Distribusi Tegangan Geser pada Sudu Kincir (a) karbon silikat (b)

boroaluminium (c) fiberglass

2.7.2 Laju Korosi

Menurut F. Corvo, T. Perez, L.R. Dzib, dkk, Corrosion Science Vol 50

2 8 y b r udu “Outdoor-indoor corrosion of metal in tropical coastal

atmospheres” telah meneliti laju korosi pada eMPat jenis logam diantaranya baja

karbon, tembaga, zink dan aluminium dengan tiga kondisi perkorosian. Outdoor

atau pada udara terbuka di pesisir pantai, sheltered atau diberi perlindungan

berupa atap sehingga logam akan terkena kondisi udara pesisir pantai namun tidak

terpengaruh oleh presipitasi atau tidak terkena hujan. Kondisi ketiga dimana dibuat

media perlindungan dan hanya diberikan ventilasi saja untuk masuknya udara

terbuka pesisir pantai (vent sheltered).


29

Tabel 2.10 Laju korosi dari baja, tembaga, zink, dan aluminium dalam (g/m2) di

Viriato stasiun pesisir (Kuba)

Pada jurnal penelitian ini aluminium yang diberi perlakuan korosi secara

outdoor atau pada kondisi udara pesisir pantai tanpa perlindungan apapun,

menghasilkan laju korosi 2,15 gram/m2 dengan rentang waktu enam bulan.

Diharapkan pada penelitian ini hasil laju korosi benda uji Al – Si – Cu yang diberi

perlakuan korosi selama eMPat bulan dapat mendekati angka tersebut.


30

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir

Gambar 3.1 Diagram Alir

Tanpa perlakuan korosi

Perlakuan pengujian korosi

Uji tarik Uji tarik Pengujian laju korosi

Pembahasan

Kesimpulan

Aluminium 8,5% Silikon dengan

penambahan tembaga 6% Peleburan dan

pengecoran dengan cetakan

Aluminium tanpa paduan

Persiapan alat dan bahan yang diperlukan


31

3.2 Bahan dan Alat Penelitian

3.2.1 Bahan Penelitian

Bahan yang diperlukan dalam membuat benda uji adalah aluminium, silicon

dan tembaga. Aluminium dan tembaga diperoleh di toko daerah Jogjakarta, lalu

bahan dipotong kecil-kecil, silikon yang didapat di daerah Ceper, Klaten di

hancurkan hingga berbentuk halus. Alat-alat yang diperlukan untuk pengecoran anara

lain cetakan gerabah, kowi, tabung solar, thermokopel dan burner. Proses pengecoran

tersebut akan menghasilkan 2 jenis spesimen uji, yaitu :

1. Aluminium tanpa paduan

2. Aluminium Silikon Tembaga dengan kadar silikon 8,5% tembaga 6%

3.2.2 Alat – alat Penelitian

Alat – alat yang diperlukan dalam proses pengujian antara lain :

a. Mesin Uji Tarik, milik Laboratorium Ilmu Logam, Jurusan Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma

Gambar 3.2 Mesin uji tarik


32

b. Neraca digital, milik Laboratorium Analisis pusat, Jurusan Farmasi

Universitas Sanata Dharma

Gambar 3.3 Neraca digital

c. Gelas ukur

Gambar 3.4 Gelas ukur


33

3.3 Proses Peleburan Logam dan Pengecoran

3.3.1 Bahan Coran

Bahan – bahan yang digunakan dalam proses pengecoran anatara lain:

a. Aluminium

Gambar 3.5 Aluminium

b. Tembaga

Gambar 3.6 Tembaga


34

c. Batuan Silikon

Gambar 3.7 Batuan silikon

3.3.2 Alat – alat yang digunakan

Alat – alat yang dipergunakan dalam proses pengecoran antara lain:

1. Tabung bertekanan

Gambar 3.8 Tabung bertekanan


35

2. Selang tembaga

Gambar 3.9 Selang tembaga

3. Burner

Gambar 3.10 Burner


36

4. Kompresor

Gambar 3.11 Kompresor

5. Tang

Gambar 3.12 Tang


37

6. Tungku

Gambar 3.13 Tungku

7. Kowi

Gambar 3.14 Kowi


38

8. Thermokopel

Gambar 3.15 Thermokopel

9. Stopwatch

Gambar 3.16 Stopwatch


39

10. Kunci Pas Ring

Gambar 3,17 Kunci ring

11. Cetakan gerabah

Gambar 3.18 Cetakan gerabah


40

12. Palu, gergaji tangan dan kikir

Gambar 3.19 Palu

Gambar 3.20 Gergaji tangan

Gambar 3.21 Kikir


41

3.3.3 Proses Persiapan Pengecoran Logam

Proses peleburan logam adalah sebagai berikut:

1. Aluminium (Al) diukur dan dikelompokkan menurut koposisinya.

2. Aluminium (Al) yang berbentuk silinder dipotong – potong pendek sesuai

tinggi kowi, agar setelah mencair agar tidak meluber.

3. Batuan silicon metal (Si) dihaluskan hingga halus untuk memudahkan proses

peleburan, kemudian timbang sesuai dengan komposisinya.

4. Tembaga (Cu) yang berbentuk silinder ditimbang sesuai komposisinya dan

dipotong sesuai tinggi kowi.

5. Bahan bakar Solar dan corong untuk pengisian disiapkan.

6. Tabung bahan bakar diisi solar sampai penuh lalu diberi tekanan denagn

memakai pompa hingga bar tekanan penuh.

7. Burner dibersihkan dari kerak dengan menggunakan kompresor dan diberi

TBA pada ulir penghubung selang tembaga.

8. Selang tembaga disambung dengan tabung bahan bakar dan burner. Pada

sambungan di berikan TBA dan dikencangkan menggunakan kunci pas 8.


42

3.3.4 Proses Peleburan dan Pengecoran Logam

Gambar 3.22 Proses Peleburan

Prosedur Peleburan adalah sebagai berikut:

1. Aluminium (Al), silicon (Si), dan tembaga (Cu) yang sudah ditimbang dan

dikelompokkan disiapkan.

2. Aluminium (Al), silicon (Si), dan tembaga (Cu) dimasukkan kedalam kowi

sesuai dengan komposisinya.

3. Kowi diletakkan didalam tungku dan dibawahnya diberi batu tahan api agar

semburan dari burner pas menuju ke kowi

4. Pada tempat keluarnya api pada burner dituang oli untuk membantu

pemanasan burner.

5. Api dinyalakan pada burner dan tunggu sampai panas.

6. Setelah burner mulai panas dan solarmulai menyembur. Tuas tabung bahan

bakar akan dibuka, (dilakukan sesuai kebutuhan uantuk menyetel nyala api)


43

7. Setelah kurah lebih 5 menit, nyala api akan menunjukkan pengapian

sempurna.

8. Aluminium (Al) mulai melunak sekitar ±40 menit.

9. Kowi ditutup agar peleburan menjadi sempurna.

10. Paduan diaduk agar aluminium (Al), silikon (Si) dan tembaga (Cu) tercampur

dengan baik.

11. Sekitar ±56 menit bahan sudah terlebur sempurna.

12. Kowi dapat diangkat dari tungku dengan tang penjepit selanjutnya dituang ke

dalam cetakan gerabah sudah disiapkan yang sebelumnya juga sudah di

panaskan (agar cetaan bisa sempurna dan merata).

13. Penuangan membutuhkan waktu kurang lebih nsekitar 3-5 Detik.

3.3.5 Pembongkaran Hasil Coran

Paduan yang sudah dicoran akan didiamkan selama 24 jam hingga dingin.

Cetakan terbuat dari tanah liat atau gerabah, maka dalam proses pembongkaran hasil

coran dilakukan dengan cara memukul dengan palu hingga cetakan pecah dan

bersihkan benda uji dari sisa pecahan cetakan. Selanjutnya benda uji akan dibentuk

dengan alat milling.

Gambar 3.23 Hasil Cor


44

3.4 Pembuatan Benda Uji

Hasil coran berupa 2 plat kotak dengan ukuran 15 cm x 15 cm x 3 cm

selanjutnya akan diratakan dengan mesin milling, benda uji akan diratakan sehingga

mencapai ketebalan 2 – 2,5 cm. Hasil coran digergaji menjadi 10 bagian, lalu dibubut

hingga membentuk silinder dengan dimensi 12 cm x 1 cm x 1 cm, sehingga

menghasilkan 20 spesimen benda uji. Dalam 4 bulan, perbulan ada 3 spesimen yang

akan diuji ketahanan korosinya, masing – masing akan diuji tarik. Sebagai landasan 3

spesimen dengan umur 0 bulan, akan diuji massa jenis dan uji tarik.

Gambar 3.24 tabel Standar Tes Tegangan dengan Spesimen Bundar dan Contoh

Spesimen Ukuran Kecil yang Proposional sebagai Standar Spesimen.

(Sumber : ASTM A370. : Standard Test Method and Definitions for Mechanical

Testing of Steel Products)

Menurut table ASTM A370 seperti pada Gambar 3.2 sebagai specimen uji

tarik penulis mengambil ukuran standar yaitu, Small-Size Spesimens Proportional to

Standard dengan Nominal Diameter 6,25mm, Gage length (G) 25.0mm, Diameter (D)

6.25, Radius of fillet (R) 5mm, dan Length or reduced section (A) 32mm.

Berikutdimensi specimen uji tarik seperti tersaji dalam Gambar 3.3.


45

Gambar 3.25 Dimensi spesimen

3.5 Tahap Pengujian Bahan

3.5.1 Pengujian Masa Jenis

Pengujian massa jenis adalah sebagai berikut :

a. Spesimen yang sudah dimachining diberi nomor menurut komposisi, antara

paduan Al -8,5%Si -6%Cu dan Al tanpa paduan.

b. Sebelum diberi perlakuan korosi, semua spesimen diberi nomor, ditimbang

dan diukur volumenya.

c. Spesimen ditimbang dengan menggunakan neraca digital sebagai data (m).

d. Spesimen diukur volumenya dengan menggunakan gelas ukur berkapasitas 50

ml.

e. Gelas ukur diisi air sebanyak 40 ml.

f. Spesimen dimasukkan ke dalam gelas ukur. Selisih penambahan volume

dicatat sebagai data (v).


46

g. Data spesimen kemudian ditentukan massa jenisnya dengan menggunakan

rumus:

𝜌 =𝑚𝑣

Dengan, 𝜌 adalah massa jenis dengan satuan gram/dm3, 𝑚 merupakan

massa spesimen (gram), dan 𝑣 merupakan volume (dm3).

3.5.2 Pengujian Tegangan Tarik

Pengujian tarik dilakukan dengan tujuan untuk menentukan sifat-sifat mekanis

material antara lain kekuatan tarik dan regangan.

Proses pengujian tarik adalah sebagai berikut:

a. Benda uji dipasang pada penjepit atau chock atas dan bawah pada alat uji

tarik. Penjepit bawah dinaikkan dan diturunkan dengan kecepatan lambat,

sehingga penjepit benda uji dalam posisi yang tepat, diusahakan agar

kedudukan dari benda uji betul-betul vertikal, kemudian kedua penjepit atau

chuck dikencangkan.

b. Benda uji diberi beban tarik, sehingga benda uji akan bertambah panjang dan

sampai pada saat benda uji tersebut akan putus atau patah. Perpatahan yang

diharapkan adalah pada bagian panjang ukur dari benda uji, apabila patah

terjadi di luar benda uji, pengujian tersebut dinyatakan gagal.

c. Data yang didapatkan kemudian dicatat selama pengujian tarik (pertambahan

beban dan pertambahan panjang) dengan interval yang ditentukan.

d. Beban tarik maksimal dan kekuatan tarik maksimum setelah benda uji putus

dicatat

e. Pertambahan panjang yang tertera pada mesin uji dicatat setelah benda uji

patah.


47

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Pengujian komposisi kimia bahan uji aluminium dilakukan untuk mengetahui

unsur paduan aluminium yang akan diuji. Hasil pengujian komposisi kimia dapat

dilihat pada Tabel 4.1

Table 4.1 Komposisi Kimia Paduan Aluminium Cor

UNSUR SAMPEL UJI

15/S-1961 (%) Devinisi

Al 98,64 0,1082

Si 0,194 0,0065

Fe 0,240 0,0142

Cu 0,170 0,0007

Mn 0,0438 0,0002

Mg <0,0500 <0,0000

Cr <0,0150 <0,0000

Ni <0,0200 <0,0000

Zn 0,505 0,101

Sn <0,0500 <0,0000

Ti 0,0148 0,0017

Pb <0,0300 <0,0000

Be <0,0001 <0,0000

Ca 0,0031 0,0002

Sr <0,0005 <0,0000

V 0,0222 0,0016

Zr <0,0030 <0,0000


48

Table 4.1 adalah paduan komposisi aluminium, dapat dilihat aluminium sudah

memiliki Si 0,194% dan Cu 0,17%, maka kadar Si dan Cu yang ditambahkan pada

aluminium sebanyak 8,306% dan 3,83%.

4.1.1 Data Penelitian Pengujian Massa Jenis

Pengujian massa jenis dilakukan pada spesimen aluminium tanpa paduan dan

spesimen paduan Al 8,5%Si 6%cu. Perhitungan dilakukan dengan pengukuran

volume dan massa yang telah diukur menggunakan gelas ukur dan neraca digital.

Semua spesimen diukur pada tanpa paduan sebelum dikorosikan di pinggir pantai,

perhitungan massa jenis di peroleh dengan:

⁄

Hasil pengujian massa jenis aluminium tanpa paduan dan paduan Al-8,5%Si-

6%Cu dapat dilihat pada Tabel 4.2 dan Tabel 4.3.


49

Table 4.2 Massa Jenis Aluminum Tanpa Paduan

Spesimen Volume

(ml) Volume (dm³)

massa (g)

massa jenis (g/dm³)

1 7,30 0,0073 19,81 2714,79

2 6,30 0,0063 17,11 2716,03

3 6,40 0,0064 17,57 2745,78

4 6,60 0,0066 17,38 2634,54

5 6,80 0,0068 17,99 2646,02

6 7,50 0,0075 20,16 2689,20

7 7,30 0,0073 19,95 2733,97

8 7,30 0,0073 19,38 2655,89

9 7,30 0,0073 19,52 2674,11

10 7,30 0,0073 19,42 2661,09

11 6,60 0,0066 17,42 2640,30

12 7,30 0,0073 19,52 2674,11

13 7,30 0,0073 19,39 2656,30

14 7,30 0,0073 19,37 2653,56

15 6,30 0,0063 16,52 2623,17

Rata-rata 2674,59


50

Table 4.3 Massa Jenis Paduan Al-8,5%Si-6%Cu

spesimen Volume (ml) Volume(md³) massa

(g)

massa jenis

(g/dm³)

1 7,5 0,0075 21,90 2920,26

2 7,4 0,0074 21,83 2951,08

3 7,6 0,0076 21,95 2888,42

4 7,6 0,0076 21,99 2893,81

5 7,8 0,0078 19,99 2563,20

6 7 0,007 21,45 3065,14

7 7,4 0,0074 19,34 2613,64

8 7,6 0,0076 22,78 2997,5

9 7,2 0,0072 18,04 2505,97

10 7,4 0,0074 20,00 2703,78

11 7,2 0,0072 20,85 2896,80

12 7,2 0,0072 19,37 2690,97

13 7,4 0,0074 21,17 2861,62

14 7,2 0,0072 21,89 3040,69

15 7,4 0,0074 21,91 2962,02

rata-rata 2836,99

Pada massa jenis Tabel 4.2 dan Tabel 4.3 terdapat data yang kurang baik

sehingga diperlukan perhitungan ulang menggunakan rumus standar deviasi. Berikut

akan ditampilkan kembali data jenis yang sudah diperbaiki mengguakan rumus

standar deviasi. Data akan disajikan pada Tabel 4.4 dan Tabel 4.5.

Perhitungan standar deviasi:

s =√∑


51

Tabel 4.4 Massa Jenis Aluminium Tanpa Paduan Setelah Mempergunakan

Perhitungan Standar Deviasi.

Spesimen Voloume

(ml) Volume (dm³)

massa (g)


5 6,80 0,0068 17,99 2646,02

6 7,50 0,0075 20,16 2689,20

8 7,30 0,0073 19,38 2655,89

9 7,30 0,0073 19,52 2674,11

10 7,30 0,0073 19,42 2661,09

11 6,60 0,0066 17,42 2640,30

12 7,30 0,0073 19,52 2674,11

13 7,30 0,0073 19,39 2656,30

14 7,30 0,0073 19,37 2653,56

Tabel 4.5 Massa Jenis Paduan Al-8,5%Si-6%Cu Setelah Mempergunakan

Perhitungan Standar Deviasi.

spesimen Volume

(ml) Volume(md³)

massa (g)


1 7,5 0,0075 21,902 2920,26667

2 7,4 0,0074 21,838 2951,08108

3 7,6 0,0076 21,952 2888,42105

4 7,6 0,0076 21,993 2893,81579

8 7,6 0,0076 22,781 2997,5

10 7,4 0,0074 20,008 2703,78378

11 7,2 0,0072 20,857 2896,80556

12 7,2 0,0072 19,375 2690,97222

13 7,4 0,0074 21,176 2861,62162

14 7,2 0,0072 21,893 3040,69444

15 7,4 0,0074 21,919 2962,02703


52

4.1.2 Data Penelitian Pengujian Kekuatan Tarik

Pengujian kekuatan tarik dilakukan pada spesimen aluminium tanpa paduan

dan spesimen paduan Al-8,5%Si-6%Cu. Pengujian menggunakan alat uji tarik,

menghasilkan nilai beban tarik (kg), elongation atau pertambahan panjang (mm) dan

print out grafik hubungan beban dan pertambahan panjang. Adapun penghitungan

kekuatan tarik dilakukan dengan rumus :

⁄

⁄ ⁄

Hasil pengujian tarik aluminium tanpa paduan dan paduan Al -8,5%Si -6%Cu dapat

dilihat pada Tabel 4.6 dan Tabel 4.7.


53

Table 4.6 Kekuatan Tarik Aluminium Tanpa Paduan

Nomor Spesimen

gage length (mm)

diameter (mm)

beban (kg)

elongasi ∆L(mm)

A (mm²)

ɛ σ

(kg/mm²) σ

(MPa) Umur

1 2,50 6,40 383,20 0,10 32,15 4% 11,92 116,79 0

bulan 2 2,50 6,15 338,20 0,05 29,69 2% 11,39 111,63

3 2,50 6,10 327,00 0,10 29,21 4% 11,19 109,71

4 2,50 6,30 369,50 0,25 31,26 10% 11,86 116,22 1

bulan 5 2,50 6,25 250,10 0,10 30,66 4% 8,16 79,93

6 2,50 6,20 318,00 0,20 30,18 8% 10,54 103,28

7 2,50 6,25 186,20 0,05 30,66 2% 6,07 59,51 2

bulan 8 2,50 6,30 205,10 0,05 31,16 2% 6,58 64,51

9 2,50 6,25 269,50 0,10 30,66 4% 8,79 86,13

10 2,50 6,30 273,60 0,15 31,16 6% 8,78 86,06 3

bulan 11 2,50 6,30 75,40 0,05 31,16 2% 2,42 23,72 12 2,50 6,30 152,70 0,15 31,16 6% 4,90 48,03

13 2,50 6,25 73,40 0,05 30,66 2% 2,39 23,46 4

bulan 14 2,50 6,30 118,60 0,10 31,16 4% 3,81 37,30

15 2,50 6,25 69,60 0,05 30,66 2% 2,27 22,24


54

Table 4.7 Kekuatan Tarik Paduan Al-8,5%Si-6%Cu

nomer spesimen

gage length (mm)

diameter (mm)

beban (kg)

elongasi AL

(mm) A (mm²) ɛ

σ (kg/mm²)

σ (MPa) umur

1 2,5 6,15 426,1 0,15 29,69 6% 14,35 140,64 0

Bulan 2 2,5 6,15 439,8 0,2 29,69 8% 14,81 145,16 3 2,5 6,2 430,6 0,2 30,17 8% 14,26 139,84

4 2,5 6,2 417,6 0,25 30,17 10% 13,83 135,62 1

Bulan 5 2,5 6,2 169,7 0,15 30,17 6% 5,62 55,11

6 2,5 6,2 82 0,1 30,17 4% 2,71 26,63

7 2,5 6,2 226,6 0,2 30,17 8% 7,50 73,59 2

Bulan 8 2,5 6,2 386,7 0,1 30,17 4% 12,81 125,58

9 2,5 6,15 123,1 0,05 29,69 2% 4,14 40,63

10 2,5 6,3 394,7 0,2 31,15 8% 12,66 124,14 3

Bulan 11 2,5 6,2 371,6 0,2 30,17 8% 12,31 120,68

12 2,5 6,2 366,6 0,3 30,17 12% 12,14 119,05

13 2,5 6,15 414,6 0,15 29,69 6% 13,96 136,84 4

Bulan 14 2,5 6,3 91,5 0,05 31,15 2% 2,93 28,78 15 2,5 6,2 315,8 0,1 30,17 4% 10,46 102,56


55

4.2 Pembahasan

Proses peleburan spesimen secara manual dengan menggunakan burner

dengan bahan bakar solar, media yang digunakan dalam pengecoran terbuat dari

bahan gerabah/tanah liat. Proses machining dilakukan dengan gergaji,mesin milling

dan mesin bubut, menghasilkan 30 buah spesimen yang terdiri 15 buah spesimen

aluminium tanpa paduan dan 15 buah spesimen aluminium paduan Al-8,5%Si-6%Cu.

Semua spesimen ditimbang di Laboratorium Analisis Pusat, Fakultas Farmasi

Universitas Sanata Dharma, kemudian diberi nomor. Pada tanggal 15 Desember 2015

spesimen mulai diberikan perlakuan korosi yaitu dengan cara digantung di pinggir

Pantai Pelangi, Depok, Bantul, Daerah Istimewa Yogyakarta. Setiap tanggal 15

dengan rentan satu bulan, tiga buah spesimen diambil sebagai data korosi dan data

kekuatan tarik. Setelah diambil spesimen ditimbang di Laboratorium Analisis Pusat

Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma kembali kemudian dilakukan pengujian

tarik di Laboratorium Fakultas Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma. Proses

pengambilan benda uji dilakukan secara berturut-turut setiap bulannya dan dilakukan

selama eMPat bulan sehingga pengambilan data korosi berakhir pada tanggal 15

April 2016.

4.2.1 Pembahasan Pengujian Massa Jenis

Pada Tabel 4.2 dan Tabel 4.3, menunjukkan angka rata-rata massa jenis

aluminium tanpa paduan yaitu 2674,59 gr/dm3, dan pada paduan Al-8,5%Si-6%Cu

yaitu 2836,99 gr/dm3. Peningkatan massa jenis dari paduan Al-Si-Cu dikarenakan 6%

massa aluminium digantikan oleh 6% massa tembaga, dari massa jenis tembaga

teoritis yaitu 8930 gram/dm3. Massa jenis paduan Al-Si-Cu ini juga dipengaruhi 8,5%

massa silikon teoritis 2329 gram/dm3.

Perbedaan massa jenis aluminium tanpa paduan sebelum proses pengecoran

yaitu 2698,51 gram/dm3, dan sesudah proses pengecoran yaitu 2674,59 gram/dm

3

disebabkan karena proses pengecoran yang dilakukan secara manual. Pengecoran


56

secara manual memiliki kemungkinan adanya udara yang terjebak di dalam spesimen

saat pengecoran dan menyebabkan adanya kekosongan (vacancy) pada batas butir

sehingga menyebabkan turunnya massa jenis dari benda uji.

4.2.2 Pembahasan Pengujian Kekuatan Tarik Terhadap Korosi

Hasil grafik kekuatan tarik yang didapat dari data kekuatan tarik aluminium

murni dan aluminium paduan

Gambar 4.1 Hubungan Kekuatan Tarik Aluminium Tanpa Paduan dengan

Aluminium 8,5%Si-6%Cu Sebelum dan Setelah Proses Korosi 4 Bulan

Pada Gambar 4.1 dapat dilihat kekuatan kekuatan tarik aluminium tanpa

paduan lebih rendah dibandingkan aluminium paduan 8,5%Si-6%Cu, pada

aluminium tanpa paduan hasil pengujian tarik menunjukkan bahwa kekuatan tarik

setiap spesimen mengalami penurunan yang sangat cepat pada setiap bulannya.

Spesimen aluminium tanpa paduan mengalami penurunan rata-rata 21,25MPa dari

mula-mula. Korosi ini sangat cepat dikarenakan tidak adanya campuran paduan di

dalam aluminium tanpa paduan. Penurunan kekuatan tarik pada aluminium paduan

Al-8,5%Si-6%Cu penurunannya tidak terlalu signifikan pada setiap bulannya.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 1 2 3 4

Tega

nga

n

Bulan

Tanpa Paduan

Al-8,5%Si-6%Cu


57

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat ditarik kesimpulan

sebagai berikut:

1. Penambahan 8,5%Si-6%Cu meningkatkan massa jenis sebesar 5,72% dari

spesimen aluminium tanpa paduan, yang awalnya 2674,59 gr/dm³ menjadi

2836,99 gr/dm³. Kekuatan tarik spesimen paduan Al-8,5%Si-6%Cu

meningkat 28% dari aluminium tanpa paduan, menjadi 100,99 MPa..

2. Perlakuan korosi selama empat bulan pada aluminium tanpa paduan

menyebabkan penurunan rata-rata kekuatan tarik sebesar 75,45% dari awal

sebelum perlakuan korosi hingga pada bulan keempat menjadi 27,67 MPa.

Paduan 8,5%Si-6%Cu memberikan penurunan kekuatan tarik yang lebih

rendah, yaitu 36,99% pada bulan keempat menjadi 89,39 MPa.


58

5.2 Saran

Setelah melakukan penelitian ini, penulis memberikan saran agar untuk

kedepanya memperoleh hasil yang lebih baik. Ada beberapa saran yang penulis

berikan adalah:

1. Agar hasil coran dapat lebih baik, sebaiknya Universitas membeli alat

pengecoran yang lebih moderen.

2. Sebaiknya pengujian korosi dilakukan di dua kondisi, yaitu dikondisi

pinggir pantai dan dikondisi perkotaan agar dapat dibandingkan udara

dengan kadar garamnya.


DAFTAR PUSTAKA

Askeland, Donald R., Phule P., 2011, The Science and Engineering of Materials 6th Edition.

Solid State, New Delhi.

Craig, H.L. Jr., 1972, Stress-Corrosion Cracking of Metals-a State of the Art, ASTM-STP 518.

Fontana, Mars G., 1986, Corrosion Engineering 3rd Edition, B & Jo Enterprise PTE LTD,

Singapore.

Jones, Denny A., 1992, Principles and Prevention of Corrosion, Macmillan Publishing

Company, Ontario, Canada.

Metal Handbook Ninth Edition, American Society for Metal.

Spiegel, Murray R., Stephens, Larry J., Schaum’s Outlines : Sta tistik Edisi Ketiga, Erlangga,

Jakarta.

Surdia, T., Chijiwa K., 1976, Teknik Pengecoran Logam, edisi kedua. Pradnya Paramita,

Jakarta.

Surdia, T., Saito, S., 1995, Pengetahuan Bahan Teknik, cetakan ketiga. Pradnya Paramita,

Jakarta.

Trethewey, KR., Chamberlain, J., 1991, Korosi untuk Mahasiswa dan Rekayasawan, PT.

Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.


LAMPIRAN


Berikut ini adalah lampiran gambar spesimen uji tegangan tarik

Lampiran 1.1 Hasil Pengujian Komposisi Aluminium


Lampiran 1.2 Hasil Pengujian Komposisi Aluminium Lembar Kedua


Lampiran 1.3 Gambar spesimen uji tegangan tarik


Lampiran hasil tegangan tarik dari spesimen aluminium kondisi awal saat nol bulan.

Lampiran 1.4 Hasil Pengujian Tegangan Tarik Aluminium Kondisi Awal Nol Bulan

F(kg)

∆L(mm) ∆L(mm)

F(kg)

F(kg)

∆L(mm)


Lampiran hasil tegangan tarik dari spesimen aluminium kondisi awal pada bulan pertama.

Lampiran 1.5 Hasil Pengujian Tegangan Tarik Aluminium Kondisi Awal Bulan Pertama

F(kg)

∆L(mm)

F(kg)

∆L(mm)

∆L(mm)

F(kg)


Lampiran hasil tegangan tarik dari spesimen aluminium kondisi awal pada bulan kedua.

Lampiran 1.6 Hasil Pengujian Tegangan Tarik Aluminium Kondisi Awal Bulan Kedua

F(kg)

∆L(mm)

F(kg)

∆L(mm)

∆L(mm)

F(kg)


Lampiran hasil tegangan tarik dari spesimen aluminium kondisi awal pada bulan ketiga.

Lampiran 1.7 Hasil Pengujian Tegangan Tarik Aluminium Kondisi Awal Bulan Ketiga

∆L(mm)

F(kg)

∆L(mm)

F(kg)

∆L(mm)

F(kg)


Lampiran hasil tegangan tarik dari spesimen aluminium kondisi awal pada bulan keempat.

Lampiran 1.8 Hasil Pengujian Tegangan Tarik Aluminium Kondisi Awal Bulan Keempat

F(kg)

∆L(mm)

F(kg)

∆L(mm)

F(kg)

∆L(mm)


Lampiran hasil tegangan tarik dari spesimen Al8,5%Si-6%Cu pada nol bulan

Lampiran 1.9 Hasil Pengujian Tegangan Tarik Al-8,5%Si-6%Cu Bulan Nol

∆L(mm)

F(kg) F(kg)

∆L(mm)

∆L(mm)

F(kg)


Lampiran hasil tegangan tarik dari spesimen Al8,5%Si-6%Cu pada bulan kesatu

IMAGE 9

Lampiran 1.10 Hasil Pengujian Tegangan Tarik Al-8,5%Si-6%Cu Bulan Kesatu

F(kg)

∆L(mm)

∆L(mm) ∆L(mm)

F(kg)

F(kg)


Lampiran hasil tegangan tarik dari spesimen Al8,5%Si-6%Cu pada bulan kedua

Lampiran 1.11 Hasil Pengujian Tegangan Tarik Al-8,5%Si-6%Cu Bulan Kedua

∆L(mm)

∆L(mm)

∆L(mm)

F(kg)

F(kg)

F(kg)


Lampiran hasil tegangan tarik dari spesimen Al8,5%Si-6%Cu pada bulan ketiga

Lampiran 1.12 Hasil Pengujian Tegangan Tarik Al-8,5%Si-6%Cu Bulan Ketiga

F(kg)

F(kg)

F(kg)

∆L(mm) ∆L(mm)

∆L(mm)


Lampiran hasil tegangan tarik dari spesimen Al8,5%Si-6%Cu pada bulan keempat

Lampiran 1.13 Hasil Pengujian Tegangan Tarik Al-8,5%Si-6%Cu Bulan Keempat

F(kg)

F(kg)

F(kg)

∆L(mm) ∆L(mm)

∆L(mm)


Lampiran hasil uji mikro pada spesimen aluminium kondisi awal

Lampiran 1.14 hasil uji mikro aluminium kondisi awal


Lampiran uji mikro pada spesimen aluminium paduan 8,5%Si-6%Cu

Lampiran 1.5 hasil uji mikro pada spesimen aluminium paduan 8,5%Si-6%Cu


DAFTAR PUSTAKA

Askeland, Donald R., Phule P., 2011, The Science and Engineering of Materials 6th Edition.

Solid State, New Delhi.

Craig, H.L. Jr., 1972, Stress-Corrosion Cracking of Metals-a State of the Art, ASTM-STP 518.

Fontana, Mars G., 1986, Corrosion Engineering 3rd Edition, B & Jo Enterprise PTE LTD,

Singapore.

Jones, Denny A., 1992, Principles and Prevention of Corrosion, Macmillan Publishing

Company, Ontario, Canada.

Metal Handbook Ninth Edition, American Society for Metal.

Spiegel, Murray R., Stephens, Larry J., Schaum’s Outlines : Sta tistik Edisi Ketiga, Erlangga,

Jakarta.

Surdia, T., Chijiwa K., 1976, Teknik Pengecoran Logam, edisi kedua. Pradnya Paramita,

Jakarta.

Surdia, T., Saito, S., 1995, Pengetahuan Bahan Teknik, cetakan ketiga. Pradnya Paramita,

Jakarta.

Trethewey, KR., Chamberlain, J., 1991, Korosi untuk Mahasiswa dan Rekayasawan, PT.

Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

PENGARUH KOROSI LINGKUNGAN PANTAI PADA PADUAN … · PENGARUH KOROSI LINGKUNGAN PANTAI PADA PADUAN...

Documents

Transcript of PENGARUH KOROSI LINGKUNGAN PANTAI PADA PADUAN … · PENGARUH KOROSI LINGKUNGAN PANTAI PADA PADUAN...