PENGARUH WAKTU AGING TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS ...

PENGARUH WAKTU AGING TERHADAP SIFAT

FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al-Cu

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

Disusun oleh :

I Gede Sinarbawa

NIM : 005214020

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2007

i

THE EFFECT OF AGING TIME ON THE PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES

OF Al-Cu ALLOYS

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

To Obtain the Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering

By :

I Gede Sinarbawa

Student Number : 005214020

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2007

ii

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah

diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan

sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah

ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam

naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 16 Maret 2007

I Gede Sinarbawa

vi

kupersembahkan karya ini kepada :

Ayah dan Ibu tercinta, kakakku tersayang,

Dan Dewa Ayu kekasihku

vii

INTISARI

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu aging terhadap sifat fisis dan mekanis dari paduan aluminium tembaga (Al-Cu). Bahan utama pada penelitian ini adalah paduan aluminium tembaga (Al-Cu) yang didapatkan dari pelek motor bekas. Bahan utama ini kemudian dicor ulang dan diberi tembaga (Cu) dengan kadar Cu diharapkan sekitar 4%. Bahan selanjutnya di aging pada temperatur 200ºC, dengan variasi waktu aging mulai dari 12 jam, 24 jam, sampai dengan 36 jam. Pengujian yang dilakukan meliputi : pengujian kekerasan, pengujian tarik, pengamatan struktur mikro, dan bentuk patahan. Hasil dari penelitian ini memperlihatkan bahwa waktu aging berpengaruh pada struktur mikro dari paduan aluminium tembaga (Al-Cu) yakni menjadi lebih rapat. Kekerasan meningkat sekitar 30% yaitu terjadi pada paduan aluminium tembaga (Al-4%Cu) yang diaging selama 36 jam pada temperatur 200ºC. Kekerasan mula mula : 71,12 BHN dan kekerasan setelah diaging 36 jam : 92,99 BHN. Sedangkan kekuatan tarik turun sekitar 15,4% yaitu dari kekuatan tarik mula-mula sebesar 15 kg/mm2 ke kekuatan tarik setelah di aging 36 jam sebesar 13 kg/mm2.

viii

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur kepada Tuhan Yang Maha Kasih ( Ida Sang Hyang Widhi

WaÇa ) atas berkat dan bimbingan-Nya sehingga tugas akhir ini terselesaikan

dengan baik, untuk mencapai derajat strata satu pada Program Studi Teknik

Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Dalam kurun waktu perjalanan yang cukup lama di kota yang sarat dengan

segala nuansa romantisme dan kenangan, banyak pihak yang mewarnai

persinggahan hidupku yang sementara ini. Untuk itu dalam kesempatan ini

ijinkanlah saya untuk menyampaikan rasa terima kasih kepada :

1. Tuhan Yang Maha Esa “Ida Sang Hyang Widhi WaÇa” yang selalu

menyertai, dan selalu memberikan kesempatan kepada penulis untuk selalu

berubah menjadi lebih baik dan mempunyai arti dalam kehidupan ini.

2. Bapak Ir. Greg. Heliarko, SJ., SS., B.ST., MA., M.Sc. selaku Dekan

Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma.

3. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma

4. Bapak I Gusti Ketut Puja, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing mata

kuliah Tugas Akhir

5. Bapak Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing mata

kuliah Kerja Praktek.

ix

6. Bapak Budi Setyahandana, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing Tugas

Rancang Bangun Mesin

7. Bapak Y.B. Lukiyanto, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing akademik

angkatan 2000

8. Segenap dosen FT USD, Bapak Budi Sugiharto, Bapak Wihadi, S.T., M.T.,

Bapak Rinnes Alapan, Bapak Rusdi Sambada dan yang lainnya, terima kasih

untuk bimbingan dan arahannya selama ini.

9. Keluargaku yang tercinta, Ayahanda Drs. I Ketut Ariana, Ibunda Ni Wayan

Sri, Kakakku Ni Putu Triasih, Spd terima kasih atas dukungan dan segala

bantuannya baik materiil maupun doanya selama ini.

10. Kekasihku tercinta, Dewa Ayu R. Yanti , terimakasih atas semangat dan

dukungannya yang tak akan telupakan.

11. Keluarga di Semarapura (Bali), Bapak Dewa Rama, Ibu Ratna, Om Mifta,

Jegek dan Dewi terimakasih atas dukungan semangatnya.

12. Segenap karyawan dan laboran FT USD, Mas Martono, Mas Intan, Mas

Ronny dan yang lainnya, terima kasih untuk kerjasamanya selama ini.

13. Rekan-rekan Tugas Akhir yang telah berbagi suka dan duka serta pendorong

dalam penyelesaian Tugas Akhir ini : Ikana Ebda Kurniawan, Ken-ken,

Matius, Landung, Willy, dll.

14. Rekan-rekan Teknik Mesin Seluruhnya.

15. Teman- temanku : I Gusti Ngurah Dwi Mahendra, S.T., Cokorda Gde Putra

Pemayun, S.T., Jabrik, Tut Adi, Yoby, Nyoman Parwata, S.kom., Komenk,

Dharma, Jebing, Angga, Sidhi, Wandi, Coy, Rendra, Gede, Kadek, Wawan,

x

Andika, Eko, Pasek, Willy, dan semua teman lainnya yang tidak bisa

disebutkan satu-persatu terimakasi banyak “matur suksma” atas

dukungannya.

16. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Akhir kata teriring dengan harapan dari penulis semoga tugas akhir ini dapat

berguna sebagai masukan bagi pembaca dan semua pihak yang membutuhkan.

Yogyakarta, 17 Agustus 2007

I Gede Sinarbawa Penulis

xi

DAFTAR ISI

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

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

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

HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................... vi

INTISARI ....................................................................................................... vii

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

DAFTAR ISI................................................................................................... xii

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

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

DAFTAR NOTASI LAMBANG ................................................................... xviii

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1

I.1. Latar Belakang Masalah.................................................................... 1

I.2. Rumusan Masalah ............................................................................. 2

I.3. Tujuan Penelitian .............................................................................. 2

I.4. Pembatasan Masalah ........................................................................ 3

BAB II DASAR TEORI.............................................................................. 4

II.1. Sejarah Pengecoran .......................................................................... 4

II.2. Proses pengecoran ............................................................................ 6

II.2.1. Tahap-tahap pengecoran...................................................... 6

II.2.2. Pencairan logam .................................................................. 10

II.2.3. Pembuatan cetakan .............................................................. 11

II.3. Logam Alumunium dan Paduannya .................................................. 14

II.3.1. Produksi Aluminium ........................................................... 14

II.3.2. Aluminium Murni................................................................ 17

II.3.3. Paduan Aluminium.............................................................. 19

II.3.4. Pengaruh Unsur Paduan Terhadap Aluminium .................. 24

II.4. Proses Aging .................................................................................... 28

xii

II.5. Tinjauan Pustaka ............................................................................. 29

BAB III METODELOGI PENELITIAN.................................................. 30

III.1. Diagram Alir Penelitian ................................................................... 30

III.2. Jenis Penelitian ................................................................................ 31

III.3. Metode Penelitian ............................................................................ 31

III.4. Data yang Dikumpulkan .................................................................. 32

III.5. Pelaksanaan Pengecoran .................................................................. 33

III.5.1. Bahan coran........................................................................ 33

III.5.2. Alat-alat yang digunakan ................................................... 33

III.5.3. Proses peleburan logam...................................................... 34

III.5.4. Pelepasan hasil coran ......................................................... 36

III.6. Pembuatan Spesimen Benda Uji ...................................................... 37

III.7. Proses Aging ................................................................................... 40

III.8. Peralatan Pengujian.......................................................................... 41

III.9. Pengujian Hasil Coran...................................................................... 42

III.7.1. Pengujian Tarik .................................................................. 42

III.7.2. Uji Kekerasan..................................................................... 44

III.7.3. Pengamatan Struktur Mikro .............................................. 47

III.7.4. Pengamatan Struktur Makro .............................................. 49

III.7.5. Pengujian Komposisi Kimia .............................................. 50

BAB IV PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ........................................ 52

IV.1. Persiapan Pengecoran ...................................................................... 52

IV.1.1. Perhitungan Bahan Coran .................................................. 52

IV.1.2. Perbandingan Komposisi Bahan Coran ............................. 53

IV.2. Data Pengecoran .............................................................................. 54

IV.3. Hasil Pengujian Tarik ...................................................................... 55

IV.4. Hasil Pengujian Kekerasan Brinell .................................................. 58

IV.5. Pengamatan Struktur Mikro............................................................. 59

IV.6. Pengamatan Struktur Makro ............................................................ 63

xiii

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................... 66

V.1. Kesimpulan ....................................................................................... 66

V.2. Saran.................................................................................................. 67

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 69

LAMPIRAN.................................................................................................... 70

Lampiran Perhitungan.......................................................................... 70

Lampiran Gambar ................................................................................ 80

xiv

DAFTAR GAMBAR

2.1. Tanur Krus .............................................................................................. 10

2.2. Bagian-Bagian Sistem Saluran dalam Cetakan....................................... 14

2.3. Mikrostruktur pada Aging....................................................................... 29

3.1. Burner dan Tangki Minyak Bertekanan serta Kompresor ...................... 34

3.2. Kowi dan Tungku Tanah Liat ................................................................. 34

3.3. Cetakan Logam dilengkapi Baut dan Tang Penjepit............................... 35

3.4. Mesin Milling.......................................................................................... 37

3.5. Mesin Sekrap........................................................................................... 38

3.6. Bentuk dan Geometri Spesimen Benda Uji Tarik................................... 39

3.7. Mesin Uji Tarik ....................................................................................... 43

3.8. Mesin uji kekerasan "Brinell Hardness Tester MOD 100 MR".............. 47

3.9. Proses Pengamatan Struktur Mikro......................................................... 48

3.10. Mikroskop Mikro dilengkapi dengan Kamera ........................................ 49

3.11. Mesin uji komposisi (Spektrometer)....................................................... 49

4.1. Hasil waktu pembekuan Al-Si-Cu .......................................................... 54

4.2. Hasil pengujian kekuatan tarik................................................................ 55

4.3. Hasil pengujian regangan........................................................................ 57

4.4. Hasi pengujian kekerasan........................................................................ 58

4.5. Struktur Mikro aluminium paduan.......................................................... 59

4.6. Struktur Mikro aluminium paduan + 2% Cu .......................................... 60

4.7. Struktur Mikro Al-4%Cu, Aging 12jam ,T:200ºC.................................. 60



4.11. Struktur Mikro aluminium paduan setelah dietsa ................................. 61

4.12. Struktur Mikro aluminium paduan+2%Cu setelah dietsa ..................... 61

4.13. Struktur Mikro Al-4%Cu, Aging 12jam ,T:200ºC (etsa) ...................... 62



xv

4.16. Struktur Makro Aluminium Paduan...................................................... 63

4.17. Struktur Makro Al-4%Cu, Aging 12jam ,T:200ºC ............................... 63



xvi

DAFTAR TABEL

2.1. Sifat-sifat fisik Aluminium ..................................................................... 18

2.2. Sifat-sifat mekanik Aluminium............................................................... 21

3.1. Dimensi Benda Uji Tarik yang Digunakan............................................. 39

3.2. Pemilihan Diameter Penetrator Uji Kekerasan Brinell ........................... 46

4.1. Komposisi Bahan Coran Paduan Al-Cu.................................................. 53

4.2. Data yang diperoleh pada Pengecoran Paduan Al-Cu ............................ 54

4.3. Data Pengujian Tarik .............................................................................. 56

4.4. Data Pengujian Regangan ....................................................................... 57

4.5. Data Pengujian kekerasan ....................................................................... 59

xvii

DAFTAR NOTASI LAMBANG

A = Luas penampang ................................................................................ mm2

t = Tebal .................................................................................................. mm

l = Lebar .................................................................................................. mm

σ = Kekuatan tarik..................................................................................... kg/mm2

P = Beban .................................................................................................. kg/mm2

Lo = Panjang ukur mula-mula .................................................................... mm

L = Panjang ukur akhir.............................................................................. mm

ρ = Massa jenis ...................................................................................... kg/mm3

ΔL = Pertambahan panjang......................................................................... mm

ε = Regangan............................................................................................ %

v = Volume............................................................................................... mm3

m = Massa ................................................................................................. kg

BHN = Angka kekerasan binell...................................................................... kg/mm2

D = Diameter bola penetrator.................................................................... mm

d = Diameter bekas injakan...................................................................... mm

xviii

BAB I

PENDAHULUAN

I. 1. Latar Belakang

Pada jaman sekarang ini pemanfaatan barang-barang usang atau barang

bekas sangat maju pesat, terlebih pada barang yang mempunyai kemampuan

untuk dibentuk kembali. Aluminium merupakan salah satu bahan yang paling

diminati, selain sifatnya yang tahan terhadap korosi, kekuatan aluminium juga

baik. Sifat aluminium tersebut juga dapat diperbaiki dengan memadukan unsur

lain dengan cara pengecoran. Pemanfaatan aluminium sudah banyak hasilnya,

salah satunya adalah peleg untuk kendaraan bermotor, tetapi untuk mendapatkan

komposisi yang baik harus dilakukan penelitian.

Adapun judul dari penelitian saya adalah Pengaruh Waktu Aging

Terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Paduan Al-Cu. Pada penelitian kali ini akan

dibahas mengenai pemanfaatan aluminium paduan bekas yang mungkin hasil dari

penelitian ini dapat digunakan. Aluminium paduan yang akan digunakan didapat

dari peleg motor bekas yang akan ditambahkan dengan unsur tembaga (Cu).

Unsur tembaga (Cu) yang akan dipadukan adalah 2%, dimana setelah dipadukan

akan dilakukan perlakuan ”aging” dengan variasi waktu 12 jam, 24 jam, 36 jam.

1

2

I.2. Rumusan Masalah

Dalam penyusunan tugas akhir ini, penyusun melakukan proses pengecoran ulang

dimana coran yang ingin dibuat terdiri dari empat jenis coran, yaitu :

1. Coran Aluminium paduan

2. Coran aluminium paduan + Tembaga (2% Cu) sebanyak tiga

buah coran.

Kemudian dilanjutkan pengujian komposisi bahan. Setelah diperoleh

komposisi Aluminium paduan yang tepat (Al-4%Cu), dilanjutkan dengan proses

Aging dengan Variasi waktu 12jam, 24jam, 36jam. Hasil dari setiap coran akan

dibandingkan dan dilihat akibat pengaruh waktu aging yang dilakukan, yaitu

dengan melakukan pengujian fisis (pengujian struktur mikro dan makro) dan

pengujian mekanis (pengujian kekuatan tarik dan pengujian kekerasan).

Diperkirakan pengaruh dari waktu Aging akan membuat aluminium paduan

menjadi lebih kuat, kekerasan bahannya akan meningkat dan mempermudah

proses pengerjaan mesin.

I.3. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian yang dilakukan adalah untuk membuat aluminium

paduan agar menjadi lebih baik, yaitu dengan melakukan proses Aging dengan

variasi waktu. Untuk mengetahui bahwa Aluminium paduan menjadi lebih baik

atau tidak, maka dilakukan beberapa penguian sebagai berikut :

1. Pengujian tarik (tegangan dan regangan) hasil coran

3

2. Pengujian kekerasan Brinell

3. Pengamatan struktur mikro hasil coran

4. Pengamatan struktur makro hasil coran

I.4. Batasan Masalah

Agar penelitian ini tidak terlalu luas dan tetap berada dalam jangkauan

penulis, maka perlu adanya batasan masalah. Dalam penelitian tentang “ Pengaruh

waktu aging terhadap sifat fisis dan mekanis paduan Al-Cu”, penulis memberikan

batasan-batasan supaya penulisan ini tidak terlalu luas serta mengenai sasaran

yang dituju. Pembatasan penulisan adalah sebagai berikut :

1. Bahan yang akan diteliti adalah Al-Si-Cu maka bahan-bahan

lainnya hanya akan dibahas sekilas saja.

2. Pengecoran aluminium menggunakan cetakan yang terbuat dari

logam (permanent moulding), maka bentuk cetakan yang lainya

tidak akan dibahas di sini

3. Tidak adanya penelitian lebih lanjut mengenai pengaruh

kecacatan yang terjadi pada penelitian karena penulis lebih

menitik beratkan pada aspek pengaruh waktu aging terhadap

hasil coran

4. Pengujian porositas dan Pengujian berat jenis tidak dibahas

dalam penelitian ini

5. Pengujian hasil coran dilakukan sesuai standar yang ada dan

umum dipakai.

BAB II

DASAR TEORI

II.1. Sejarah Pengecoran

Coran dibuat dari logam yang dicairkan, dituang ke dalam cetakan,

kemudian dibiarkan mendingin dan membeku. Oleh karena itu sejarah pengecoran

dimulai ketika manusia mengetahui bagaimana mencairkan logam dan bagaimana

membuat cetakan. Hal itu terjadi kira-kira 4000 sebelum Masehi, sedangkan tahun

yang pasti tidak diketahui. Awal penggunaan logam adalah ketika manusia

membuat perhiasan atau perak tempaan, dan kemudian membuat senjata atau mata

bajak dengan menempa tembaga. Hal itu dimungkinkan karena logam-logam ini

terdapat di alam dalam keadaan murni, sehingga dengan mudah dapat

menempanya. Kemudian secara kebetulan manusia menemukan tembaga mencair,

selanjutnya mengetahui cara untuk menuang logam cair ke dalam cetakan, dengan

demikian untuk pertama kalinya manusia dapat membentuk coran yang rumit,

umpamanya perabot rumah, perhiasan atau hiasan makam. Coran tersebut dibuat

dari perunggu yaitu suatu paduan tembaga, timah dan timbal yang titik-cairnya

lebih rendah dari tembaga.

Pengecoran perunggu pertama kali dilakukan di Mesopotamia kira-kira

3000 tahun sebelum Masehi, teknik ini diteruskan ke Asia Tengah, India dan

Cina. Penerusan ke Cina kira-kira 2000 tahun sebelum Masehi, dan dalam zaman

Cina kuno semasa Yin, yaitu kira-kira 1500-1000 tahun sebelum Masehi. Pada

masa itu tangki-tangki besar yang halus dibuat dengan cara dicor.Sementara itu

4

5

teknik pengecoran Mesopotamia juga diteruskan ke Eropa, dan dalam tahun 1500-

1400 sebelum Masehi barang-barang sepeti mata bajak, pedang, mata tombak,

perhiasan, tangki, dan perhiasan makan dibuat di Spanyol, Swiss, Jerman, Austria,

Norwegia, Denmark, Swedia, Inggris dan Prancis. Teknik pengecoran perunggu

di India dan Cina diteruskan ke Jepang dan Asia Tenggara, sehingga Jepang

banyak arca-arca Budha dibuat antara tahun 600 dan 800.

Penggunaan besi dimulai dengan penempaan, sama halnya dengan

tembaga. Orang-orang Asiria dan Mesir mempergunakan perkakas besi dalam

tahun 2800-2700 sebelum Masehi. Kemudian di Cina dalam tahun 800-700

sebelum Masehi, ditemukan cara membuat coran dari besi kasar yang mempunyai

titik-cair rendah dan mengandung fosfor tinggi dengan mempergunakan tanur

beralas datar. Teknik produksi ini kemudian diteruskan ke Negara-negara di

sekitar Laut Tengah. Di Yunani 600 tahun sebelum Masehi, arca-arca raksasa

Epaminondas atau Hercules, berbagai senjata, dan perkakas dibuat dengan jalan

pengecoran. Di India zaman itu pengecoran besi kasar dilakukan dan diekspor ke

Mesir dan Eropa. Walaupun demikian baru pada abat ke 14 saja pengecoran besi

kasar dilakukan secara besar-besaran, yaitu ketika Jerman dan Itali meningkatkan

tanur beralas datar yang primitif itu menjadi tanur tiup berbentuk silinder, di mana

pencairan dilakukan dengan jalan meletakan biji besi dan arang batu berselang-

seling. Produk-produk yang dihasilkan pada waktu itu adalah : meriam, peluru

meriam, tungku, pipa, dan lain-lain. Cara pengecoran pada zaman itu ialah

menuangkan secara langsung logam cair yang didapat dari biji besi ke dalam

cetakan. Kokas ditemukan di Inggris pada abad 18, yang kemudian di Prancis

6

disahkan agar kokas dapat dipakai untuk mencairkan kembali besi kasar dalam

tanur kecil pada pembuatan coran. Kemudian tanur yang serupa dengan tanur

kupola yang ada sekarang dibuat di Inggris, dan cara pencairan besi kasar yang

dilakukan sama dengan yang dilakukan pada saat sekarang. Walaupun sejak masa

kuno baja dipakai dalam bentuk tempaan, namun sejak H. Bessemer atau W.

Siemens sajalah telah diusahakan untuk membuat baja dari besi kasar, dan coran

baja diproduksi pada akhir pertengahan abad 19. Coran paduan aluminium dibuat

pada akhir abad 19 dengan cara pemurnian dengan elektrolisa ditemukan.

II.2. Proses Pengecoran

II.2.1. Perencanaan Pengecoran

Proses pengecoran meliputi: pembuatan cetakan, persiapan dan peleburan

logam, penuangan logam cair ke dalam cetakan, pembongkaran coran,

pembersihan dan proses daur ulang pasir cetakan, dan hasilnya disebut coran.

Berdasarkan proses pencetakan dan bahan cetakannya, pengecoran dibedakan

menjadi :

1. Pengecoran menggunakan cetakan pasir (Sand Mould).

2. Pengecoran menggunakan cetakan pasir dengan pengikat

khusus.

3. Pengecoran menggunakan cetakan dengan model lilin

(Investment Moulding).

4. Pengecoran dengan cetakan logam (Permanent Moulding).

5. Pengecoran dengan penuangan cetak (Die Casting).

7

Coran dibuat dari logam yang dicairkan dan dituang ke dalam cetakan,

kemudian dibiarkan dingin dan membeku. Untuk mencairkan logam digunakan

bermacam-macam tanur, memilih tanur yang tepat bisa mempercepat pengecoran.

Oleh karena itu sebelum membuat coran harus dibuat perencanaan yang matang

untuk mencapai keberhasilan akan hasil coran. Adapun perencanaan proses

pengecoran adalah sebagai berikut :

1. Penentuan pola

Pola adalah tiruan benda coran (tidak sama dengan benda coran,

baik dari bahan maupun ukurannya). Perbedaan pola dengan

benda coran diakibatkan oleh beberapa alasan, yaitu :

• Benda coran pasti menyusut.

• Benda coran bukan produk akhir, masih melalui proses

permesinan.

• Bentuk pola biasanya terjadi penirusan yang dimaksudkan

untuk mempermudah pengangkatan coran dari cetakan.

Pola dibuat dengan proses permesinan secara langsung pada

cetakan logam, yaitu dengan memakai mesin milling.

2. Menetapkan kup, drag, dan permukaan pisah

Untuk mendapatkan hasil coran yang baik penentuan kup, drag,

dan permukaan pisah harus memperhatikan ketentuan dibawah

ini :

8

• Pola harus mudah dikeluarkan dari cetakan. Permukaan

pisah harus satu bidang, pada dasarnya kup dibuat agak lebih

dangkal.

• Penempatan inti harus mudah. Tempat inti dalam cetakan

utama harus ditentukan dengan teliti.

• Sistim saluran harus dibuat sempurna untuk mendapatkan

aliran logam cair yang optimal.

• Terlalu banyak permukaan pisah akan mengambil banyak

waktu dalam proses pembuatan cetakan.

3. Penentuan penambahan penyusutan

Untuk menentukan tambahan penyusutan digunakan mistar

susut, adanya tambahan penyusutan karena coran menyusut pada

waktu pembekuan dan pendinginan. Besarnya penyusutan

tergantung dari : bahan coran, bentuk coran, tempat, tebalnya

coran.

4. Penuangan logam cair.

Setelah peleburan logam dan cetakan sudah siap, maka proses

penuangan logam cair dapat dilaksanakan. Hal-hal yang harus

diperhatikan dalam proses penuangan, yaitu :

• Pengeringan ladel. Ladel yang digunakan harus benar-benar

kering, sebab jika tidak benar-benar kering bisa menurunkan

temperatur logam cair sehimgga dapat nmenimbulkan cacat

pada coran.

9

• Pembuangan terak. Sebelum penuangan, terak yang ada di

atas cairan logam yang ada dalam ladel harus dibuang.

Supaya pada saat penuangan tidak ikut ke dalam cetakan.

• Temperatur penuangan. Temperatur logam cair harus dijaga

agar logam cair tidak cepat membeku dan untuk

mendapatkan coran berkualitas tinggi.

• Waktu penuangan. Penuangan harus dilakukan dengan

tenang, capat dan cermat.

5. Pembongkaran cetakan

Pembongkaran cetakan dilakukan untuk mengetahui hasil coran.

Pembongkaran cetakan dengan cara memukul cetakan hingga

coran lepas dari cetakan.

6. Pemeriksaan hasil coran

Tujuan dari pemeriksaan coran adalah :

• Penyempurnaan teknis. Cacat pada coran harus dideteksi

sebaik mungkin sehingga dapat dengan cepat dilakukan

penyempurnaan teknis dan selanjutnya kualitas coran

tersebut dapat dipelihara.

• Memlihara kualitas. Kualitas hasil coran harus tetap

dipertahankan, karena akan berpengaruh langsung pada

konsumen. Pemeriksaan yang kontinyu dimaksudkan untuk

mengawasi coran yang mengalami kegagalan dalam

pengecoran.

10

II.2.2. Pencairan logam

Untuk mencairkan logam dapat menggunakan berbagai macam tanur.

Pada umumnya dapur kupola atau tanur frekuensi rendah dipergunakan untuk besi

cor, tanur busur listrik atau tanur induksi frekuensi tinggi untuk baja tuang, dan

tanur krus untuk paduan tembaga atau coran paduan ringan karena tanur-tanur ini

dapat menghasilkan logam cair yang baik dan ekonomis untuk logam-logam

tersebut. Karena pengecoran yang akan dilakukan menggunakan aluminium yang

termasuk logam paduan ringan sebagai bahan dasar maka tanur yang dibahas

hanya tanur krus saja.

Gambar 2.1 Tanur Krus Tampak Atas (kiri) dan Tampak Samping (kanan)

Peleburan dengan krus besi cor dan krus karbon dilakukan sebagai berikut.

Pertama diisikan sekrap , kemudian logam baru dan paduan dasar. Magnesium

harus ditenggelamkan ke dasar cairan dengan mempergunakan alat yang khusus

seperti alat untuk pemberi fosfor. Magnesium yang tenggelam kemudian mencair

sedangkan magnesium yang terapung akan hilang karena oksidasi.

Untuk menghemat waktu peleburan dan mengurangi kehilangan karena

oksidasi, lebih baik memotong logam menjadi potongan kecil yang kemudian

11

dipanaskan. Kalau bahan sudah mulai mencair, fluks harus ditambahkan untuk

mencegah oksidasi dan absorpsi gas. Selama pencairan permukaan harus ditutup

dengan fluks dan cairan diaduk pada jangka waktu tertentu untuk mencegah

segregasi.

II.2.3. Pembuatan cetakan

Cetakan biasanya dibuat dengan jalan memadatkan pasir. Pasir yang

dipakai kadang-kadang pasir alam atau pasir buatan yang mengandung tanah

lempung. Cetakan pasir mudah dibuat dan tidak mahal asal dipakai pasir yang

cocok, kadang-kadang dicampurkan juga pengikat khusus, umpamanya air kaca,

semen, resin furan, resin fenol atau minyak pengering karena pengunaan zat-zat

tersebut dapat memperkuat cetakan. Tentu saja penggunaan zat-zat tersebut

mahal, sehingga perlu memilih dengan mempertimbangkan bentuk, bahan dan

jumlah produk hasil coran.

Dalam pengecoran menggunakan cetakan dari pasir. Cetakan dibuat

dalam rangka cetak (flask) yang terdiri atas dua bagian, bagian atas disebut Kup

dan bagian bawah disebut Drag. Belahan pola diletakkan diatas papan kayu yang

rata, drag diletakkan di atas papan kemudian diisi penuh pasir dan ditekan keras.

Bila pasir kurang padat cetakannya mudah rusak pada waktu pengerjaan atau

rusak akibat aliran logam cair. Bila terlalu padat, gas dan uap sulit menguap, hal

ini dapat mengakibatkan cacat pada benda cor. Drag dan kup dipasang jadi satu

sesudah diberi grafit, kegunaan grafit adalah untuk mencegah melekatnya pasir

dari kedua bagian cetakan dan memperhalus permukaan hasil cor. Penampang

12

saluran masuk dekat cetakan jangan terlalu besar untuk memudahkan

pematahannya dan untuk memudahkan penyusutan aluminium, pada kup juga

biasanya dibuat saluran cadangan atau riser (penambah).

Fungsi saluran masuk perlu dirancang dengan mempertimbangkan faktor-faktor

berikut ini :

1. Aliran logam hendaknya memasuki rongga cetakan dekat

dasarnya dengan turbulensi seminimal mungkin, khususnya pada

benda tuang yang berukuran kecil

2. Pengikisan dinding saluran masuk dan permukaan rongga

cetakan harus ditekan dengan mengatur aliran logam cair

3. Aliran logam cair yang masuk harus diatur sedemikian rupa

sehingga terjadi solidifikasi yang terarah. Solidifikasi hendaknya

dimulai dari permukaan cetakan ke arah logam cair sehingga

selalu ada logam cair cadangan untuk menutupi kekurangan

akibat penyusutan

4. Usahakan kotoran dan partikel asing tidak dapat masuk ke dalam

rongga cetakan

Dalam sebuah cetakan terdapat sistem saluran yang berfungsi sebagai

jalan untuk logam cair ke dalam cetakan. Saluran turun berfungsi untuk

mengalirkan logam cair ke dalam cetakan. Selain itu ada saluran penambah yang

berfungsi untuk menambahkan logam cair pada saat logam cair membeku.

Besarnya penambahan tergantung pada besar kecilnya penyusutan. Adapun

urutan-urutan dari sistem saluran adalah :

13

1. Cawan tuang

Cawan tuang adalah penerima pertama yang menerima logam

cair langsung dari ladel. Cawan ini biasanya berbentuk corong,

cawan ini harus mempunyai kontruksi yang tidak dapat

melewatkan kotoran/terak yang terbawa logam cair dari ladel.

Cawan tuang tidak boleh terlalu dangkal, perbandingan

kedalaman dan diameter yang terlalu kecil akan menjadi pusaran

yang akan menampung kotoran/terak sisa pada logam cair,

sehingga tidak ikut masuk kedalam cetakan.

2. Saluran turun

Saluran turun saluran yang pertama membawa logam cair dari

cawan tuang kedalam pengalir dan saluran masuk. Saluran ini

dibuat tegak lurus dengan irisan yang berupa lingkaran, biasanya

irisannya sama dari atas sampai bawah atau sebaliknya. Saluran

turun dibuat dengan melubangi cetakan dengan mempergunakan

satu batang atau dengan memasang bumbung tahan panas.

3. Pengalir

Pengalir adalah saluran yang membawa logam cair dari saluran

turun kebagian-bagian pada cetakan. Bagian ini mempunyai

irisan seperti trapesium atau setengah lingkaran karena mudah

dibuat pada permukaan pisah. Pengalir lebih baik dibuat sebesar

mungkin, karena untuk memperlambat pendinginan logam cair.

14

4. Saluran masuk

Saluran masuk adalah saluran yang mengisikan logam cair dari

pengalir kedalam rongga cetakan. Saluran masuk dibuat dengan

irisan yang lebih kecil dari pada pengalir. Bentuk irisan biasanya

berupa bujur sangkar, trapesium, segitiga, atau setengah bola

yang membesar ke arah rongga cetakan.

Gambar 2.2 Bagian-Bagian Sistem Saluran dalam Cetakan

II.3. Aluminium Dan Paduannya

II.3.1. Produksi Aluminium

Aluminium diproduksi dari bauksit yang merupakan campuran mineral

gibbsite [Al(OH)3], diaspore [AlO(OH)] dan mineral lempung seperti kaulinit

[Al2Si2O5(OH)4]. Proses produksi aluminium dari bauksit meliputi dua tahap,

yaitu : proses pengolahan alumina (Al2O3) dan proses elektrolisa alumina menjadi

aluminium. Kedua proses tersebut merupakan proses awal terbentuknya

aluminium. Proses pengolahan bauksit menjadi alumina melalui suatu rangkaian

15

proses yang disebut proses Bayer. Bauksit dimasukan ke dalam larutan NaOH dan

alumina didalamnya membentuk sodium alumina.

Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O (160˚ - 170˚ C)

Setelah pemisahan sodium aluminat dari zat cair lainnya, lalu

didinginkan secara perlahan sampai temperature 25˚- 35˚ C untuk mengendapkan

aluminium hidroksida [Al(OH)3] menurut reaksi.

NaAlO2 + 2H2O → Al(OH)3 + NaOH

Kemudian Al(OH)3 dicuci dan selanjutnya dipanaskan sampai temperatur

1100˚ - 1200˚C untuk menghasilkan aluminium oksida (Al2O3) menurut reaksi

berikut. 2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O

Alumina yang diperoleh melalui proses pengolahan bauksit, diproses lagi secara

elektrolisa pada temperatur tinggi dengan proses Hall-Herlout karena alumina

mempunyai titik leleh yang tinggi (2000˚C), maka alumina tersebut dilarutkan ke

dalam cairan cryolite (Na3AlF6) yang bertindak sebagai elektrolit sehingga titik

leleh menjadi lebih rendah (1000˚C).

Aluminium merupakan logam non-ferro yang banyak digunakan karena

memiliki sifat-sifat yang baik, yaitu :

1. Kerapatan (density).

2. Berat jenis dari suatu Aluminium adalah 2700 kg/m3.

3. Tahan terhadap korosi (corrosion resistance).

4. Salah satu ciri dari logam non ferro adalah jika suatu logam non

ferro mempunyai kerapatan yang tinggi maka daya tahan

terhadap korosi yang dimiliki logam tersebut juga semakin baik.

16

Hal tersebut tidak berlaku untuk aluminium, walaupun

aluminium merupakan alah satu jenis logam non ferro. Karena

aluminium memiliki lapisan atau selaput tipis oksida transparan

dan jenuh terhadap oksigen di seluruh permukaan. Lapisan

tersebut dapat mengendalikan laju korosi serta sekaligus

melindungi lapisan di bawahnya.

5. Sifat mekanis (mechanical properties).

6. Aluminium mempunyai sifat mekanis yang sebanding dengan

paduan bukan besi (non ferrous alloy) juga beberapa jenis baja.

Adapun sifat mekanis tersebut adalah kekuatan tarik, dan

kekerasan.

7. Penghantar panas dan listrik yang baik (heat and electrical

conductivity).

8. Aluminium mempunyai daya hantar listrik yang tinggi. Daya

hantar listrik yang dimiliki aluminium adalah sekitar 65% dari

daya hantar tembaga. Dalam hal ini digunakan Al dengan

kemurnian 99,0%. Selain sifat-sifat di atas, aluminium juga

mempunyai sifat anti magnet.

9. Tidak beracun (nontoxicity).

10. Aluminium merupakan bahan yang tidak beracun. Maka dari itu

aluminium sering digunakan sebagai bahan pembungkus atau

kaleng makan dan minuman. Hal ini disebabkan reaksi kimia

17

antara makanan dan minuman dengan aluminium tidak

menghasilkan zat beracun yang dapat membahayakan manusia.

11. Sifat mampu bentuk (formability).

12. Sifat mampu bentuk aluminium yang baik memungkinkan

aluminium dapat dibuat menjadi lembaran tipis atau plat. Sifat

mampu bentuk ini disebut juga mampu tempa (malleability).

13. Titik lebur rendah.

14. Titik lebur aluminium adalah ± 660 ºC sehingga aluminium

sangat baik untuk proses penuangan dengan waktu peleburan

relatif singkat dan dengan biaya operasi relatif murah.

II.3.2. Aluminium Murni

Alumnium didapat dalam keadaan cair dengan elektrolisa, pada

umumnya mencapai kemurnian 99,85 % berat. Dengan mengelektrolisa kembali

dapat dicapai kemurnian 99,99 yakni dicapai bahan dengan angka sembilan

berjumlah empat.

18

Tabel 2.1 Sifat-sifat fisik aluminium

Kemurnian Al (%) Sifat-sifat

99,996 >99,0

Massa jenis (20ºC) 2,6989 2,71

Titik cair 660,2 653-657

Panas jenis (cal/gr ºC) (100ºC) 0,2226 0,2297

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

Tahanan listrik koefisien temperatur (/ºC) 0,00429 0,0115

Koefisien pemuaian (20-100ºC) 61086,23 −× 6105,23 −×

Jenis kristal, konstanta kisi Fcc, α=4,013

kX

Fcc, α=4,04

kX

Catatan : fcc : face centered cubic = kubik berpusat muka

19

Tabel 2.2 Sifat-sifat mekanik aluminium

Kemurnian Al (%)

99,996 >99,0

Sifat-sifat

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

Catatan : fcc : face centered cubic = kubik berpusat muka

Sumber : Surdia T, Saito S : Pengetahuan Bahan Teknik, hal : 134

II.3.3. Paduan Aluminium

Penggunaan aluminium murni terbatas pada aplikasi yang tidak terlalu

mengutamakan faktor kekuatan, seperti : penghantar panas dan listrik,

perlengkapan bidang kimia, lembaran (plat) dan sebagainya. Salah satu usaha

yang dapat dilakukan untuk meningkatkan kekuatan aluminium adalah dengan

proses pengerasan regangan, tetapi cara ini tidak senantiasa memuaskan bila

tujuan utamanya adalah untuk menaikan kekuatan bahan. Pada perkembangan

selanjutnya peningkatan kekuatan aluminium dapat dicapai dengan penambahan

unsur-unsur paduan ke dalam aluminium. Unsur-unsur yang biasa dipakai dalam

paduan aluminium adalah : tembaga (Cu), mangan (Mn), silikon (Si), magnesium

20

(Mg), seng (Zn), dan lain sebagainya, serta sifat lainnya seperti mampu cor dan

mampu mesin juga bertambah baik. Dengan demikian penggunaan aluminium

paduan lebih luas dibandingkan dengan aluminium murni. Paduan aluminium

diklasifikasikan dalam berbagai standar oleh berbagai negara di dunia. Saat ini

klasifikasi yang sangat terkenal dan sangat sempurna adalah standar Aluminium

Association di Amerika (AA) yang didasarkan atas standar terdahulu dari Alcoa

(Aluminium Company of America). Paduan aluminium diklasifikasikan menjadi

dua kelompok umum, yaitu : paduan aluminium tuang/cor (cast aluminium alloys)

dan paduan aluminium tempa (wrought aluminium alloys). Setiap kelompok

tersebut dibagi lagi menjadi dua kategori, yaitu dengan perlakuan panas (heat

treatable alloys) dan paduan tanpa perlakuan panas (non heat treatable alloys).

Struktur mikro paduan aluminium (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, laju pendinginan akan berlangsung lebih cepat

dibandingkan dengan cetakan pasir sehingga struktur logam cor yang dihasilkan

akan lebih halus dan menyebabkan peningkatan sifat mekanisnya. Berikut ini

adalah beberapa contoh aluminium paduan:

1. Paduan Al-Cu.

Paduan Al-Cu sangat jarang digunakan karena tingkat

kecairannya jelek. Sebagai coran dipergunakan paduan yang

mengandung 4 – 5 %Cu, ternyata dari fasanya paduan ini

mempunyai daerah luas dari pembekuannya, penyusutan yang

21

besar, resiko besar pada kegetasan panas dan mudah terjadi

retakan pada coran. Paduan ini juga memiliki sifat-sifat mekanis

dan mampu mesin yang baik sedangkan mampu cor bahan ini

agak jelek. Adanya Si sangat berguna untuk mengurangi

keadaan itu dan penambahan Ti sangat efektif untuk

memperhalus butir, dan juga dapat memperbaiki mempu cornya.

Dengan perlakuan panas pada coran dapat dibuat bahan yang

mempunyai kekuatan tarik yang sangat tinggi.

2. Paduan Al-Si, Al-Si-Mg, dan Al-Si-Cu.

Paduan Al-Si merupakan paduan aluminium yang paling banyak

digunakan dengan kadar Si bervariasi dari 5 – 20 %.

Kebanyakan paduan ini memiliki struktur mikro eutektik atau

hypoeutektik (komposisi eutektik 12,7 % Si). Paduan ini

mempunyai visikositas yang baik dan tahan terhadap korosi serta

memiliki mampu cor yang baik, sehingga dipakai untuk elemen-

elemen utama mesin. Paduan ini relatif ringan, koefisien

pemuaian rendah, penghantar panas dan listrik yang baik. Bila

Paduan ini dicor, akan mempunyai sifat mekanis yang rendah

karena butiran-butiran Si cukup besar, sehingga pada saat

pengecoran perlu ditambahkan natrium untuk membuat kristal

halus dan memperbaiki sifat-sifat mekanisnya, tetapi cara ini

tidak efektif untuk coran tebal. Sifat-sifat mekanik paduan Al-Si

dapat diperbaiki dengan menambahkan Mg, Cu, atau Mn, dan

22

selanjutnya diperbaiki dengan perlakuan panas. Penambahan

unsur Mg ( 0,3 - 1 % ) pada paduan Al-Si akan menghasilkan

peningkatan cukup besar terhadap sifat-sifat mekanisnya. Dalam

hal ini unsur Mg meningkatkan respon terhadap perlakuan panas

bahan. Peningkatan tersebut karena adanya presipitasi Mg2Si.

Penambahan unsur Cu ( 3 – 5 %) pada paduan AL-Si dapat juga

meningkatkan sifat-sifat mekanis paduan. Paduan AL-Si-Cu,

dengan komposisi Si mendekati komposisi eutektik, dapat

digunakan pada suhu tinggi dengan koefisien muai panjang

relatif kecil. Paduan ini banyak digunakan untuk bahan piston

mesin motor bakar (internal combustion engine). Duralumin

merupakan salah satu paduan popular dari Al dengan komposisi

standar Al – 4 % Cu – 0,5 % Mg – 0,5 % Mn. Bila kandungan

unsur Mg ditingkatkan sehingga komposisi standarnya berubah

menjadi Al – 4,5 % Cu – 1,5 % Mg – o,5 % Mn dinamakan

paduan duralumin super.

3. Paduan Al-Mg.

Paduan aluminium dengan kadar Mg sekitar 4 – 10 %

mempunyai ketahanan korosi dan sifat-sifat mekanis yang baik.

Paduan ini mempunyai kekuatan tarik di atas 300 Mpa dan

perpanjangan di atas 12 % setelah perlakuan panas. Paduan Al-

Mg (disebut juga hidronalium) dipakai untuk bagian-bagian dari

alat-alat industri kimia, kapal laut, kapal terbang yang

23

membutuhkan daya tahan yang baik terhadap korosi. Paduan ini

mempunyai daya tahan yang sangat baik terhadap korosi dalam

air laut dan udara dengan kadar garam relatif tinggi. Paduan Al

dengan 2 – 3 % Mg dapat dengan mudah ditempa, dirol dan

diekstrusi. Paduan Al dengan 4,5 % Mg setelah dianil

merupakan paduan cukup kuat dan mudah dilas. Paduan ini

banyak dipakai sebagai bahan tangki LNG.

4. Paduan Al-Mn.

Mangan (Mn) merupakan unsur yang memperkuat aluminium

tanpa mengurangi ketahanan terhadap korosi, dan dipakai untuk

membuat paduan tahan korosi.

5. Paduan Al-Mg-Zn.

Aluminium menyebabkan keseimbangan biner semu dengan

senyawa antar logam Mg-Zn dan kelarutannya menurun apabila

temperaturnya turun. Telah diketahui sejak lama bahwa paduan

sistem ini dapat dibuat keras sekali dengan penuaan setelah

perlakuan pelarutan. Paduan bersifat keras dan getas oleh korosi

tegangan. Paduan tersebut dinamakan ESD (duralumin super

ekstra).

6. Paduan Aluminium Tahan Panas.

Paduan Al-Cu-Ni-Mg mempunyai kekuatan konstan sampai

suhu 300˚C sehimgga paduan ini banyak dipakai untuk piston

atau tutup silinder. Paduan Al-Si-Cu-Ni-Mg mempunyai

24

koefisien muai rendah dan tahan terhadap suhu tinggi sehingga

paduan ini banyak dipakai untuk piston.

II.3.4. Pengaruh Unsur Paduan Terhadap Aluminium

Dalam coran aluminium unsur-unsur paduan sangat mempengaruhi hasil

dari coran aluminium tersebut, ada yang memberi pengaruh baik dan ada juga

yang memberikan pengaruh kurang baik. Berikut ini adalah pengaruh unsur-unsur

pada paduan aluminium.

1 Unsur silikon (Si)

• Pengaruh positif yang ditimbulkan unsur silikon (Si), yaitu :

− Mempermudah proses pengecoran.

− Meningkatkan daya tahan terhadap korosi.

− Memperbaiki sifat-sifat atau karakteritik coran.

• Pengaruh negatif yang ditimbulkan unsur silikon (Si), yaitu :

− Penurunan keuletan bahan terhadap beban kejut.

− Hasil cor akan rapuh jika kandungan Si terlalu tinggi.

2. Unsur tembaga (Cu)

• Pengaruh positif yang ditimbulkan unsur tembaga (Cu),

yaitu:

− Meningkatkan kekerasan bahan.

− Memperbaiki kekuatan tarik.

− Mempermudah proses pengerjaan mesin.

25

• Pengaruh negatif yang ditimbulkan unsur tembaga (Cu),

yaitu :

− Menurunkan daya tahan terhadap korosi.

− Mengurangi keuletan bahan.

− Mengurangi mampu bentuk dan mampu rol.

3. Unsur mangan (Mn)

• Pengaruh positif yang ditimbulkan unsur mangan (Mn),

yaitu :

− Meningkatkan kekuatan dan daya tahan pada

temperatur tinggi.


− Mengurangi pengaruh buruk unsur besi.

• Pengaruh negatif yang ditimbulkan unsur mangan (Mn),

yaitu :

− Menurunkan kemampuan penuangan.

− Meningkatkan kekasaran butiran partikel.

4. Unsur magnesium (Mg)

• Pengaruh positif yang ditimbulkan unsur magnesium (Mg),

yaitu :

− Mempermudah proses penuangan.

− Meningkatkan kemampuan pengerjaan mesin.


− Meningkatkan kekuatan mekanis.

26

− Menghaluskan butiran kristal secara efektif.

− Meningkatkan ketahanan terhadap beban kejut/impak.

• Pengaruh negatif yang ditimbulkan unsur magnesium (Mg),

yaitu :

− Meningkatkan kemungkinan timbulnya cacat pada

hasil coran.

5. Unsur nikel (Ni)

• Pengaruh yang ditimbulkan unsur nikel (Ni), yaitu :

− Meningkatkan kekuatan dan ketahanan bahan pada

temperatur tinggi.

− Menurunkan pengaruh buruk unsur Fe dalam paduan.


6. Unsur besi (Fe)

• Pengaruh positif yang ditimbulkan unsur besi (Fe), yaitu :

− Mencegah terjadinya penempelan logam cair pada

cetakan selama proses penuangan.

• Pengaruh negatif yang ditimbulkan unsur besi (Fe), yaitu :

− Penurunan sifat mekenis.

− Penurunan kekuatan tarik.

− Timbulnya bintik keras pada hasil cor.

− Peningkatan cacat porositas.

7 Unsur seng (Zn)

• Pengaruh positif yang ditimbulkan unsur seng (Zn), yaitu :

27

− Meningkatkan sifat mampu cor..

− Mempermudah dalam pembentukan.

− Meningkatkan keuletan bahan.

− Meningkatkan kekuatan terhadap beban kejut.

• Pengaruh negatif yang ditimbulkan unsur seng (Zn), yaitu :

− Menurunkan ketahanan korosi.

− Menurunkan pengaruh baik dari unsur besi (Fe).

− Menimbulkan cacat rongga udara.

8 Unsur titanium (Ti)

• Pengaruh positif yang ditimbulkan titanium (Ti), yaitu :

− Meningkatkan kekuatan hasil cor pada temperatur

tinggi.

− Memperhalus butiran kristal dan permukaan.

− Mempermudah proses penuangan.

• Pengaruh negatif yang ditimbulkan titanium (Ti), yaitu :

− Menaikan viskositan logan cair

− Mengurangi fluiditas logam cair.

28

II.4. Proses Aging

Aging yaitu proses pemanasan kembali logam menurut waktu pada suhu

yang tidak terlalu tinggi untuk menghilangkan dislokasi akibat presipitasi partikel

dengan deformasi partikel sehingga paduan mengalami penguatan.

Proses aging bertujuan untuk mengeraskan dan membentuk keseragaman

struktur bahan. Bahan dipanaskan sampai pada temperatur hampir menyentuh titik

ubah, kemudian dibiarkan dengan waktu tertentu. Kekerasan dan keseragaman

struktur dapat diperoleh tergantung pada lamanya proses pemanasan. Pendinginan

dilakukan perlahan-lahan pada suhu kamar.

Ada 2 macam aging, yaitu :

a). Natural Aging, yaitu aging pada temperatur kamar ( Room Treatment)

b). Artificial Aging, yaitu aging pada temperatur antara 15% s/d 25% dari

perbedaan temperatur kamar dan temperatur solution heat treatment.

Ada 2 metode utama untuk meningkatkan kekuatan dan kekerasan pada

paduan, yaitu : pengerjaan dingin dan perlakuan panas. Proses perlakuan panas

yang terpenting untuk paduan non logam adalah pengerasan penuaan atau

pengerasan presipitasi. Dalam menerapkan perlakuan panas ini, diagram

kesetimbangan harus menunjukan daya larut padat parsial. Seperti itu, yang ada

daya larut lebih besar pada temperatur lebih tinggi dibanding temperatur lebih

rendah.

29

Gambar 2.3. mikrostruktur pada aging (a) Setelah pendinginan

perlahan-lahan. (b) Setelah pemanasan dan pendinginan cepat. (c) Setelah Aging.

II.5. Tinjauan Pustaka

Menurut penelitian yang pernah dilakukan sebelumnya, pengaruh

penambahan unsur paduan pada aluminium menghasilkan :

1. Paduan Al-Ag-Mg.

Beberapa pengaruh yang ditimbulkan akibat penambahan unsur

Mg yaitu : dapat meningkatkan kekuatan tarik, menambah nilai

kekerasan menjadi tinggi, butiran kristal mrnjadi lebih rapat hal

ini berpengaruh terhadap sifat mekanis bahan. Sedangkan

penambahan unsur Ag akan memperlambat waktu pembekuan.

2. Paduan Al-Cu-Ag.

Pengaruh unsur Ag dapat menurun kekuatan tariknya dan angka

kekerasannya juga menurun, tetapi unsur Ag membuat paduan

tersebut menjadi lebih padat hal ini disebabkan oleh lamanya

waktu pembekuan ditunjukan oleh angka porositas yang

semakin menurun.

BAB III

METODELOGI PENELITIAN

III.1. Diagram Alir

Diagram alir penelitian pengecoran dapat digambarkan sebagai berikut :

Pengadaan bahan coran

Proses pengecoran ulang Aluminium paduan + 2%Cu

Uji komposisi

Pembuatan benda uji : 1. benda uji tarik 2. benda uji kekerasan

Aging dengan variasi waktu 12 jam, 24 jam, 36 jam pada suhu

200 °C

Uji komposisi

Pengujian benda uji

Analisa data penelitian

Kesimpulan

Referensi

30

31

III.2. Jenis Penelitian

Penelitian yang dilakukan merupakan studi kasus dan bersifat deskriptif

kualitatif, yaitu suatu penelitian terhadap obyek tertentu dan kesimpulan yang

diambil hanya terbatas pada obyek yang diteliti berdasarkan hasil analisa data

yang telah dilakukan. Dalam hal ini obyek yang diteliti adalah pengaruh waktu

aging dengan variasi waktu 12 jam, 24 jam, 36 jam, terhadap aluminium paduan +

2% tembaga. Sedangkan sebagai bahan perbandingan digunakan coran aluminium

paduan mula - mula sebagai pembanding.

III.3. Metode Penelitian

Metode yang digunakan untuk memperoleh data-data atau informasi

yang dibutuhkan dalam penelitian dibagi menjadi 3 tahap utama, yaitu :

1. Tahap persiapan

Tahap ini merupakan tahap perumusan masalah yang akan

diangkat menjadi topik dalam penulisan, pengumpulan pustaka

sebagai sumber informasi yang mendukung penelitian, dan

penentuan batasan masalah agar penelitian tidak menyimpang

dari topik rencana.

2. Tahap penelitian

Dalam penelitian ini digunakan beberapa metode penelitian,

dengan harapan untuk mencapai hasil seobyektif mungkin, yaitu:

• Penelitian pendahuluan

32

Yaitu suatu penelitian yang bertujuan untuk mengetahui

keadaan dan sifat-sifat bahan sebelum diadakan pengecoran.

• Pelaksanaan penelitian

Yaitu penelitian yang dilakukan setelah penelitian

pendahuluan selesai dilakukan dan pada tahap ini mulai

dilakukan penelitian terhadap pengaruh variasi waktu aging

(12 jam, 24jam, 36jam) pada pengecoran Aluminium paduan

yang sesungguhnya.

3. Penelitian Kepustakaan

Suatu penelitian yang bertujuan untuk mendapatkan landasan

teori mengenai masalah yang akan diteliti. Dasar-dasar teoritis

diperoleh dari membaca literatur-literatur, jurnal dan sebagainya

yang ada sangkut pautnya dengan masalah yang diteliti.

III.4. Data yang Dikumpulkan

Data yang dikumpulkan untuk penelitian ini meliputi :

1. Data pengecoran logam

2. Data dan grafik pengujian tarik

3. Data pengujian kekerasan Brinell

4. Data dan gambar pemotretan struktur mikro dan makro

5. Data komposisi kimia.

33

III.5. Pelaksanaan Pengecoran

III.5.1. Bahan Coran

Bahan yang digunakan dalam pengecoran ini adalah aluminium paduan

(Al-Si). Aluminium paduan (Al-Si) yang dipakai didapat dari peleg kendaraan

bermotor (motor), untuk tembaga (Cu) yang digunakan diperoleh dengan

membeli.

III.5.2. Alat-alat yang digunakan

Alat-alat yang digunakan dalam proses pengecoran antara lain :

1. Tangki kompor minyak bertekanan + selang bahan bakar

2. Burner

3. Kompresor

4. Tang penjepit

5. Tungku dan kowi tanah liat

6. Thermokopel

7. Stopwatch

8. Kunci ring 14

9. Kapur (mencegah hasil coran menempel ke cetakan)

10. Cetakan logam + baut pengunci ukuran ring 14

11. Palu, gergaji tangan , dan kikir

34

III.5.3. Proses peleburan logam

Mula-mula pelek dipotong menjadi bagian kecil-kecil menggunakan

gergaji agar dapat mempermudah dalam proses peleburan. Setelah dipotong-

potong aluminium kemudian dimasukkan dalam kowi yang berada di dalam

tungku yang sebelumnya sudah dipanaskan dengan burner.

Gambar 3.1 Burner dan Tangki Minyak Bertekanan serta Kompresor

Gambar 3.2 Kowi dan Tungku Tanah Liat

Aluminium mempunyai titik lebur sekitar 754° C. Setelah aluminium mencair/

melebur potongan tembaga (Cu) dengan prosentase 2% dapat dimasukkan,

35

kemudian diaduk hingga seluruh bahan mencair dan menjadi satu, cetakan logam

disiapkan untuk melakukan proses penuangan (dicatat lama waktu penuangannya)

kemudian coran ditunggu sampai logam cair membeku/mengeras (dicatat waktu

pembekuannya).

Gambar 3.3 Cetakan Logam dilengkapi Baut dan Tang Penjepit

Prosedur Pengecoran secara lebih jelas adalah sebagai berikut :

1. Aluminium paduan (Al-Si) dipotong-potong dan ditimbang

menurut komposisinya

2. Tembaga (Cu) ditimbang masing-masing komposisinya

3. Bahan bakar berupa solar disiapkan bersama corong pengisian

4. Mula-mula tangki kompor minyak + burner di isi solar

secukupnya lalu diberi tekanan angin dengan memakai

kompresor (dapat dilihat pada gambar 3.1).

5. Cetakan dilabur dengan kapur supaya hasil coran tidak

menempel pada cetakan lalu disiapkan untuk pengecoran (dapat

dilihat pada gambar 3.3).

36

6. Kowi diletakan sedemikian rupa pada tungku yang sudah

dipasangi burner (dapat dilihat pada gambar 3.2)

7. Api dihidupkan dan dicari yang paling baik nyalanya (dilakukan

penyetelan nyala api burner)

8. Pada saat kowi mulai memanas bahan cor dimasukkan kurang

lebih 5 menit dari pengapian sempurna

9. Setelah aluminium mencair sekitar 18 menit tembaga dapat

dimasukan.

10. Agar bahan paduan tercampur dan melebur dengan baik kowi

ditutup supaya panas yang dihasilkan sesuai

11. Sekitar 2 menit semua bahan sudah melebur menjadi satu

12. Saat inilah kowi dapat diambil dari tungku dengan menggunakan

tang penjepit untuk selanjutnya dituangkan ke dalam cetakan

logam yang sudah dipersiapkan terlebih dahulu

13. Dalam penuangan membutuhkan waktu kurang lebih sekitar 8

detik

14. Tunggu sampai logam cair membeku sekitar 24 detik baru

cetakan dibongkar.

III.5.4. Pelepasan hasil coran

Karena cetakan menggunakan cetakan logam yang tetap, maka proses

pelepasannya dilakukan dengan cara memisahkan bagian kup dan drag dengan

cara melepas baut-baut yang menyatukan kedua bagian tadi. Cetakan kemudian

37

dipukul-pukul hingga coran terlepas dari cetakan, barulah setelah lepas dilakukan

pembersihan dan pembuangan bekas lubang saluran turun dan keluar

menggunakan gergaji tangan dan kikir, setelah itu baru dilanjutkan pada proses

selanjutnya yaitu proses pembentukan benda uji.

III.6. Pembuatan Benda Uji

Hasil coran yang berupa plat kotak dengan ukuran 150 mm × 150 mm ×

5 mm kemudian dihaluskan dan diratakan dengan menggunakan mesin milling

(gambar 3.4) hingga dicapai ketebalan yang sudah ditentukan yaitu antara 2,7-3,8

mm (disesuaikan dengan kemampuan mesin uji tarik yang akan digunakan).

Gambar 3.4 Mesin Milling

38

Selanjutnya hasil coran dipotong menjadi enam bagian dengan menggunakan

mesin sekrap (gambar 3.5), ukuran potongan disesuaikan dengan bentuk

pengujian tarik, pembuatan fillet kembali dilakukan dengan mesin milling dengan

menggunakan cutter dengan diameter 16 mm.

Gambar 3.5 Mesin Sekrap

Langkah-langkah Pembuatan Benda Uji (gambar 3.6) dapat dijelaskan sebagai

berikut :

1. Meratakan permukaan benda kerja menggunakan mesin

frais/milling hingga diperoleh tebal benda uji antara 2,7-3,8 mm

2. Membuat batang-batang benda uji, dengan lebar batang benda uji

25 mm dengan menggunakan mesin sekrap kemudian difinishing

dengan menggunakan mesin frais/milling hingga rata

39

3. Pembuatan benda uji dengan menggunakan standar ASTM

(American Society for Testing Materals ) seperti tertera pada

tabel 3.1, dengan urutan perhitungan sebagai berikut :

Untuk benda uji berupa lembaran/plat

5,4/ =AoLo (1)

atau

AoLo ×= 5,4

dengan;

twAo ×= (2)

Ao = luas permukaan benda uji w = tebal benda uji

t = lebar benda uji Lo = panjang ukur

Tabel 3.1 Dimensi Benda Uji Tarik (Dietier.G.E, 1986 , hlm 296)

Inggris Raya Jenis benda uji Amerika Serikat (ASTM) Sebelum

1962 Sekarang

Jerman

Lembaran (L0/ 0A ) 4,5 4,0 5,65 11,3

Bulatan (L0/D0) 4,0 3,54 5,0 10,0

Gambar 3.6 Gambar Benda Uji Tarik

40

Sisa dari potongan plat akan dipakai untuk melakukan pengujian kekerasan

brinnel, foto mikro, foto makro, dan uji komposisi.

III.7. Proses Aging

Dalam pelaksanaan proses aging, benda uji dipanaskan dengan tiga variasi waktu

yaitu: 12jam, 24jam, 36jam. Perlakuan aging menggunakan oven standart milik

laboraturium ilmu logam universitas sanata dharma. Sebelum benda uji

dimasukkan ke dalam oven, terlebih dahulu dilakukan proses finishing. Tujuannya

agar panas yang diterima oleh benda uji bisa merata.

Dalam proses aging suhu maksimal dan minimal (suhu ±) adalah 10°C (±10°C).

Gambar 3.7 oven

41

III.8. Peralatan Pengujian

Peralatan yang digunakan dalam proses pengujian antara lain :

1. Mesin uji tarik (gambar 3.7) dengan kemampuan uji 1 ton (1000

kg), milik Laboratorium Ilmu Logam Jurusan Teknik Mesin

Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta

2. Mesin uji kekerasan "Brinell hardness tester MOD 100

MR"(gambar 3.8) milik Laboratorium Ilmu Logam Jurusan

Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta

3. Lup mikrometer untuk mengukur bekas injakan (kekerasan

Brinell)

4. Mikroskop merek Union buatan Jepang (gambar 3.10), untuk

mengetahui porositas dan struktur mikro bahan

5. Kamera Nikon FM 2 dengan film berwarna ASA 200, untuk

pemotretan struktur mikro

6. Timbangan digital

7. Jangka sorong

8. Amplas tahan air ukuran kehalusan 200, 400, 800, 1000

9. Autosol, kain, batu hijau, stopwatch, dan millimeter blok

42

III.9. Pengujian Hasil Coran

III.9.1. Pengujian Tarik

Pengujian tarik merupakan salah satu jenis pengujian destruktif

(pengujian yang sifatnya merusak benda uji). Pengujian tarik dilakukan dengan

jalan memberikan beban tarik pada benda uji secara perlahan-lahan sampai putus.

Batas mulur, kekuatan tarik, perpanjangan, pengecilan luas diukur dalam

pengujian ini. Pelaksanaan pengujian adalah sebagai berikut :

a. Untuk langkah pertama ukuran-ukuran benda uji dan nomor

benda uji dicatat.

b. Kemudian benda uji dipasang pada grip (penjepit) atas dan

bawah pada mesin uji, dan dinaikkan atau turunkan grip bawah

dengan kecepatan sedang sehingga penjepitan benda uji dalam

posisi yang tepat. kedudukan benda uji betul-betul vertikal dan

setelah itu kedua penjepit dikencangkan secukupnya saja

c. Power printer hidupkan dan kertas milimeter blok dipasang pada

printer

d. Mesin dijalankan dan angka yang ditampilkan pada data display

dicatat sampai benda uji patah.

43

Gambar 3.7 Mesin Uji Tarik

Beban tarik yang bekerja pada benda uji akan menimbulkan pertambahan panjang

disertai pengecilan penampang benda uji. Dari data yang diperoleh dari pengujian

tarik kita dapat melakukan perhitungan untuk cari nilai dari tegangan maksimum

dan regangan dari benda uji tersebut, perhitungan dilakukan dengan menggunakan

rumus berikut ini :

1. Kekuatan Tarik :

2max kg/mm A

Pu =σ (3)

dengan : P.Max = gaya maksimum (kg)

A0 = luas penampang mula-mula (mm2)

2. Regangan :

ε = %100%10000

0 ×Δ

=×−

LL

LLL

(4)

44

dengan : Lo = panjang ukur awal/sebelum pengujian(mm)

L = panjang ukur akhir/sesudah pengujian (mm)

Δ L = pertambahan panjang (mm)

Semakin besar panjang ukur semakin besar pula nilai regangan karena

pertambahan panjang akan semakin besar dan rumus dari regangan sendiri

berbanding lurus dengan perubahan panjang dan berbanding terbalik dengan

panjang ukur awal benda uji. Percobaan tarik diadakan untuk hampir semua

bahan, oleh karena dengan demikian kita dapat memperoleh kesimpulan dari

sifat-sifat mekanik sebagai berikut

1. Kekuatan tarik adalah ukuran untuk kekuatan suatu bahan. Suatu

bahan dengan kekuatan tarik yang lebih tinggi kita sebut lebih

kuat. Suatu bahan dengan kekuatan tarik yang lebih rendah kita

sebut lebih lemah

2. Regangan adalah ukuran untuk sifat dapat dibentuk dari suatu

bahan. Suatu bahan dengan regangan yang lebih besar kita sebut

lebih dapat dibentuk. Bahan dengan regangan yang lebih kecil

kita sebut kurang dapat dibentuk

III.9.2. Pengujian Kekerasan

Pengujian kekerasan yaitu untuk mengetahui kekerasan bahan yang

merupakan ukuran ketahanan terhadap deformasi plastis. Pengujian dilakukan

dengan pengujian Brinell. Cara pengukuran kekerasannya adalah bola baja

berdimeter 5 mm, ditekankan ke permukaan bagian dari benda uji dengan beban

45

tertentu. Kemudian diameter bekas injakan penetrator diukur dengan

menggunakan alat ukur optik. Cara Brinell ini dilakukan dengan penekanan

sebuah bola (penetrator) yang terbuat dari baja krom ke permukaan benda uji

Tekanan yang digunakan berupa gaya tekan statis. Permukaan yang diuji harus

bersih dan rata. Setelah gaya tekan ditiadakan pada benda uji akan terdapat bekas

injakan penetrator, kemudian diameter bekas injakan tadi diukur secara teliti

untuk dipakai dalam perhitungan uji kekerasan. Kekerasan ini disebut

“Kekerasan Brinell” yang disingkat dengan HB atau BHN (Brinell Hardness

Number). Besarnya harga kekerasan brinell dapat dihitung dengan rumus sebagai

berikut :

HB = )(

222 dDDD

P−−π

2mmkg (5)

dengan :

P = gaya yang bekerja pada penetrator (kg)

D = diameter penetrator (mm)

d = diameter bekas injakan (mm)

Bola Brinell tidak boleh terdeformasi saat pengujian benda uji. Bola Brinell

mempunyai standar dengan diameter (D). Saat pengujian Brinell ini, perlu

diperhatikan beban tekan (P), diameter bola dan jenis logam uji. Besar beban yang

bekerja tergantung pada diameter bola dan jenis benda uji. Diameter penetrator

yang digunakan tergantung pada tabel benda uji. Diameter penetrator yang sering

digunakan adalah sebagai berikut:

46

Tabel 2.3 Pemilihan Diameter Penetrator

Tebal benda uji (mm) Diameter penetrator 1 - 3 D = 2,5 3 - 6 D = 5> 6 D = 10

HB rata-rata 2D

P Bahan

160 30 Baja, besi cor 160 - 80 10 kuningan 80 - 20 5 Aluminium, tembaga

Langkah – langkah pelaksanaan pengujian

1. Permukaan pada benda uji harus dibersihkan dan dihaluskan

dengan amplas supaya permukaannya rata dan halus.

2. Setelah itu harus menentukan diameter penetrator dan besarnya

gaya penekanan.

3. Penekanan injektor dilakukan dengan cara memutar hendel

penekan, hingga mencapai gaya penekanan yang diinginkan,

lama penekanan diukur dengan stopwatch selama 30 detik

Pengujian ini dilakukan hingga mendapat 10 bekas injakan denga

tempat yang berbeda.

4. Benda uji yang telah selesai diuji dipindahkan dari alat uji untuk

diamati besarnya lubang bekas penetrator dengan lup

mikrometer.

52 =DP 102 =

DP 302 =

DP Diameter penetrator

(D = mm)

Gaya (kg) 2,5 31,25 62,5 187,5 5 125 250 750

10 500 1000 3000

47

5. Data yang ada dari hasil pengujian yang dilakukan dicatat dan

dihitung harga kekerasan untuk tiap benda uji.

Gambar 3.8 Mesin uji kekerasan "Brinell Hardness Tester MOD 100 MR"

III.9.3. Pengamatan Struktur Mikro

Dalam pengujian ini kualitas bahan ditentukan dengan mengamati

struktur benda uji dengan menggunakan mikroskop, disamping itu dapat pula

mengamati cacat dan bagian yang tidak teratur. Struktur mikro dari suatu bahan

dapat diketahui dengan cara memfoto yang sudah dietsa. Pengamatan struktur

mikro dilakukan dengan tujuan untuk mempelajari sifat-sifat logam dan akibat

dari perlakuan panas dengan mikroskop, serta memeriksa struktur logam. Bila

cahaya yang dipantulkan masuk ke dalam lensa mikroskop metal, permukaan

akan tampak terlihat dengan jelas. Bila berkas dipantulkan dan tidak mengenai

lensa, daerah itu akan tampak hitam. Batas butir akan tampak seperti mengelilingi

setiap butir dan cahaya tidak dipantulkan ke dalam lensa. Jadi batas butir tampak

seperti garis-garis hitam. Pada gambar 3.9 akan tampak arah pemantulan cahaya.

48

A- contoh sedang diamati

B- tampilan contoh di okuler

Gambar 3.9 Pemantulan cahaya pada benda

Prosedur Pengujian :

1. Permukaan benda uji dihaluskan dan dibersihkan pada sisinya

sehingga permukaan tersebut rata dan sejajar dengan

menggunakan amplas mulai dari yang kasar sampai amplas yang

halus.

2. Benda uji tersebut digosok dengan autosol hingga permukaannya

mengkilat, kemudian benda uji dicuci dengan air kemudian

keringkan.

3. Benda uji dipasang di bawah mikroskop, dan lensa diatur dengan

perbesaran 50× dan gambarnya amati dan ambil dengan kamera.

4. Benda uji dietsa dengan menggunakan larutan NaOH 50%.

5. Setelah itu benda uji dimasukan ke dalam cairan alkohol untuk

menetralkan bahan etsa kemudian dilap dan dikeringkan.

49

6. Benda uji dipasang di bawah mikroskop, dan lensa diatur dengan

perbesaran 50× dan 100× dan masing-masing gambarnya amati

dan ambil dengan kamera.

Gambar 3.10 Mikroskop Mikro dilengkapi dengan Kamera

III.9.4. Pengamatan Struktur Makro

Pengamatan struktur makro bertujuan untuk mengetahui bagaimana

bentuk penampang patahan dari dari benda uji tarik dan juga untuk mengetahui

porositas secara visual. Cara pengamatan struktur makro adalah dengan memfoto

bentuk patahan dari benda uji tarik secara vertikal dan horisontal.

50

III.9.5. Pengujian Komposisi Kimia

Pengujian komposisi kimia adalah untuk mengetahui apakah komposisi

kimia dari benda coran sesuai dengan yang diharapkan. Dengan dimikian kita

dapat mengetahui seberapa banyak unsur paduan yang larut ke dalam coran.

Jalanya pengujian komposisi kimia dalah sebagai berikut :

1. Nyalakan semua peralatan pendukung dan sambungkan dengan

arus listrik dan tunggu beberapa saat sampai spektrometer

(gambar 3.11) siap melakukan pengujian.

2. Setelah spektrometer siap, pilih program yang akan diuji.

3. Lakukan standarisasi benda uji.

4. Setelah selesai distandarisasi, lakukan pengujian pada sampel

benda uji.

5. Lakukan analisa sampel benda uji :

• Letakan sampel benda uji pada dudukan kerja, kemudian

tekan start pada alat dimana analisa sampel mulai

dilakukan, penekanan sampel jangan dilepas sampai bunyi

spark terdengar.

• Lakukan penembakan minimal 4 kali pada tempat yang

berbeda.

• Setiap selesai penembakan lakukan pembersihan pada pin

penembakan.

• Print out hasil uji komposisi kimia didapatkan.

6. Proses analisa selesai.

51

Gambar 3.11 Mesin Uji Komposisi (Spektrometer)

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Dalam pengujian aluminium paduan ini, penambahan unsur Tembaga

yang diberikan sebesar 4%. Sebagaimana sudah dibahas pada bab II, penambahan

unsur tembaga memiliki sifat-sifat mekanis dan mampu mesin yang baik

sedangkan mampu cor bahan ini kurang bagus. Adanya Si sangat berguna untuk

mengurangi keadaan itu dan penambahan Si sangat efektif untuk memperhalus

butir, dan juga dapat memperbaiki mampu cornya. Dengan perlakuan panas pada

coran dapat dibuat bahan yang mempunyai kekuatan tarik yang sangat tinggi.

Tembaga dapat berpengaruh pada sifat mampu cor dan diperkirakan dapat

meningkatkan keuletan bahan, meningkatkan kekuatan. Penambahan variasi Cu

dan perlakuan panas ini adalah untuk mengetahui perubahan sifat-sifat fisis dan

mekanisnya.

IV.1. Persiapan Pengecoran

IV.1.1. Perhitungan Bahan Coran

Sebelum dilakukan pengecoran terlebih dahulu diadakan perhitungan

untuk menentukan berat dan jumlah bahan coran yang dibutuhkan. Perhitungan

dilakukan dengan cara menghitung volume cetakan yang akan digunakan

kemudian hasil perhitungan dibandingkan dengan massa jenis dari bahan coran

yang paling banyak digunakan atau dengan kata lain bahan coran utama.

Perhitungan ini dilakukan untuk mencegah kurangnya bahan coran (logam

52

53

cair) atau berlebihnya bahan coran, dengan adanya perhitungan bahan ini akan

didapat berat bahan coran yang sesuai tentu saja dengan memperhitungkan faktor

koreksi dan penyusutan logam, baik pada waktu pembekuan maupun pada waktu

peleburan. Dari perhitungan maka diambil berat bahan coran yang digunakan pada

setiap proses pengecoran sebesar 500 gram, pemilihan ini bertujuan untuk

memudahkan proses perhitungan komposisi bahan coran yang akan digunakan.

IV.1.2. Perbandingan Komposisi Bahan Coran

Coran yang akan diteliti terdiri dari empat jenis coran, yaitu :

1. Coran Aluminium paduan (Al-Cu)

2. Coran Aluminium paduan dan Tembaga (4%) yang diberi perlakuan

Aging pada suhu 200°C dengan variasi waktu 12 jam.





Setelah diketahui berat bahan yang akan digunakan maka dapat kita simpulkan

perbandingan komposisinya sebagai berikut :

Tabel 4.1. Komposisi Bahan Coran Paduan Al-Cu

Presentase (%) Bahan (gram)

Coran ke- Aluminium paduan Cu Aluminium paduan Cu 1 100% - - - 2 98% 2% 490 10 3 98% 2% 490 10

4 98% 2% 490 10

54

IV.2. Data Pengecoran

Data pengecoran yang diambil meliputi :

1. waktu peleburan

2. waktu penuangan

3. waktu pembekuan

4. suhu penuangan

Data pengecoran secara lengkap dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Jenis Coran Suhu Penuangan

(oC) Waktu Peleburan

(menit) Waktu Penuangan

(detik)

Waktu Pembekuan

(detik) Aluminium mula-

mula 689 15 2,42 30

Al-4%Cu (cor I) 730 16,37 2,61 35

Al-4%Cu (cor II) 739 15,19 3 45 Al-4%Cu (corIII) 710 15,03 4 45

Rata-rata waktu pembekuan dari Al-4%Cu = 41,67 detik

Tabel 4.2. Data yang diperoleh pada Pengecoran Paduan Al-Cu

Hasil pencatatan waktu pembekuan dapat kita lihat pada diagram dibawah ini :

Diagram Waktu Pembekuan

30

41,67

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Al-Cu mula-mula Al-4%Cu

Wak

tu (d

etik

)

Gambar 4.1. Hasil Waktu Pembekuan Paduan Al-Cu

55

Dapat kita lihat dari gambar 4.1. diagram waktu pembekuan (solidification time)

bahwa waktu pembekuan semakin meningkat setelah ditambahkan dengan

Tembaga (Cu) sebanyak 4%. Hal ini terjadi karena penambahan unsur Tembaga

(Cu) memperlambat proses pembekuan.

IV.3. Pengujian Tarik

Dalam pelaksanaan pengujian tarik ini, setiap variasi benda uji

menggunakan lima buah spesimen dengan variasi Cu 4% yang di aging selama 12

jam, 24 jam, 36 jam dengan suhu 200°C. Dari kelima spesimen yang telah diuji

itu kemudian ditentukan rata-ratanya, sehingga dengan melakukan pengujian tarik

ini akan diperoleh harga rata-rata kekuatan tarik dan persentase regangan. Dari

hasil pengujian tarik didapatkan grafik seperti di bawah ini.

15 1516,5

13

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Mula-mula aging 12 jam aging 24 jam aging 36 jam

keku

atan

tarik

(kg/

mm

2 )

T Aging: 200ºC

Gambar 4.2. Hasil Pengujian Kekuatan Tarik

56

Dari gambar grafik kekuatan tarik diatas dapat dilihat bahwa kekuatan

tarik terbesar terdapat pada paduan Al-4%Cu dengan perlakuan aging pada variasi

waktu 12 jam pada suhu 200°C, karena pada proses ini ikatan strukturnya lebih

maksimal. Kekuatan tariknya mencapai 15,762 kg/mm2. Setelah benda mula-mula

diberi perlakuan aging kekuatan tariknya mengalami beberapa variasi penurunan

dan peningkatan, dimana kekuatan tarik terbesar terjadi setelah dilakukan aging

dengan variasi waktu 24 jam pada suhu 200°C yaitu sebesar 16,5 kg/mm2, dan

kekuatan tarik terkecil terjadi pada perlakuan aging dengan variasi waktu 36 jam

pada suhu 200°C yaitu sebesar 13 kg/mm2. Besarnya kekuatan tarik dari seluruh

variasi adalah sebagai berikut (seperti terlihat pada lampiran hal 71) :

Tabel 4.3. Tabel hasil kekuatan tarik

Paduan & Perlakuan Kekuatan Tarik (σ u ),

kg/mm2

Al-Cu mula-mula 15

Al-4%Cu Aging 12jam 15

Al-4%Cu Aging 24jam 16,5

Al-4%Cu Aging 36jam 13

Selain menghasilkan kekuatan tarik yang bervariasi, penambahan Cu dan

perlakuan aging juga menyebabkan nilai persentase regangan yang bervariasi.

Dari Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa regangan terbesar terdapat pada paduan

mula-mula (Al-Cu) dan regangan terkecil terdapat pada paduan Al-4%Cu dengan

perlakuan Aging 36 jam.

57

4,5

1,67 1,54

0,78

00,5

11,5

22,5

33,5

44,5

5

Mula-mula aging 12 jam aging 24 jam aging 36 jam

Reg

anga

n ε

(%)

T Aging: 200ºC

Gambar 4.3. Hasil Pengujian Regangan

Dari grafik regangan diatas, dapat disimpulkan bahwa ragangan tertinggi terjadi

pada benda mula-mula tanpa perlakuan aging dan tanpa penambahan unsur Cu.

Dan setelah ditambah dengan unsur Cu, regangan akan turun. Ini disebabkan

karena unsur Cu bersifat menurunkan regangan tarik dan mengeraskan paduan.

Besarnya regangan dari seluruh variasi aging adalah sebagai berikut (seperti

lampiran hal 73):

Tabel 4.4. Tabel hasil pengujian regangan

Paduan & Perlakuan Regangan ε (%)

Aluminium paduan (Al-Cu) 4,50

Al-Si-2%Cu Aging 12jam 1,67



58

IV.4. Pengujian Kekerasan

71,12 72,576

88,31

69,85

92,99

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

mula-mula cor ulang aging 12 jam aging 24 jam aging 36 jam

BH

N (k

g/m

m2 )

T Aging: 200ºC

Gambar 4.4. Hasil Pengujian Kekerasan

Pada pengujian kekerasan ini dilakukan dengan cara memberikan

penekanan dengan bola identor (diameter : 5 mm) pada setiap variasi dengan alat

uji kekerasan. Setiap variasi diberikan 3 kali penekanan pada tempat yang

berbeda, tekanan yang diberikan sebesar 125 kg. Dari Gambar 4.4 dapat dilihat

bahwa paduan Al-Si-2% Cu dengan aging 200oC selama 36 jam merupakan

paduan yang paling keras setelah diuji kekerasan. Angka kekerasannya (BHN)

mencapai 92,99 kg/mm2. Benda awal yang mengalami pengecoran ulang

mengalami kenaikan kekerasan dibanding dengan paduan mula-mula. Besarnya

paduan pada masing-masing variasi dapat dilihat pada tabel berikut ini (seperti

terlihat pada lampiran hal 75) :

59

Tabel 4.5. Tabel hasil pengujian kekerasan

Paduan & Perlakuan Kekerasan, BHN

(kg/mm2)

Al-Cu mula-mula 71,12

Al-4% Cu (cor ulang) 72,57




IV.5. Pengamatan Struktur Mikro

Pengamatan struktur mikro bertujuan untuk mengamati perubahan besar

butir (porositas) yang terjadi pada setiap variasi coran. Pengamatan struktur mikro

dilakukan pada benda uji standart dan yang sudah dietsa, adapun fungsi etsa

adalah untuk mengkorosi permukaan benda uji supaya strukturnya jadi lebih jelas.

♦ Sebelum dietsa (perbesaran 50x):

200 μm

Gambar 4.5. Al-Cu mula-mula

60

200 μm

Gambar 4.6. Al-4% Cu setelah dicor ulang

200 μm

Gambar 4.7. Al-4% Cu aging 12jam, T: 200°C

200 μm

Gambar 4.8. Al-4% Cu aging 24jam, T:200°C

61

200 μm

Gambar 4.9. Al-4% Cu aging 36 jam,T:200°C

♦ Setelah dietsa (perbesaran 100x):

Gambar 4.11. Al-Si mula-mula

100 μm

100 μm

Gambar 4.12. Al-4% Cu cor ulang

62

100 μm

Gambar 4.13. Al-4% Cu aging 12 jam, T:200oC

100 μm

Gambar 4.14. Al-4% Cu aging 24 jam, T: 200°C

100 μm

Gambar 4.15. Al-4% Cu aging 36 jam, T: 200oC

63

Dari gambar-gambar di atas dapat dilihat bahwa pada setiap variasi

memiliki struktur mikro yang berbeda-beda. Pada benda mula-mula struktur lebih

merata, ini menyebabakan kekuatan tarik baik tetapi kekerasannya menurun. Lain

halnnya dengan coran mula-mula yang mengalami proses pengecoran ulang,

Dapat dilihat bahwa bentuk butirannya tidak sama satu dengan yang lainnya, ada

yang berbentuk oval ada juga yang berbentuk bulat besarnya pun tidak sama

antara satu dengan yang lainnya. Sedangkan untuk paduan Al-4%Cu dengan

waktu aging 24 jam pada suhu 200oC strukturnya oval dan agak besar, ini

menyebabkan kekuatan tariknya baik, dan pada paduan Al-4%Cu dengan waktu

aging 36 jam pada suhu 200oC strukturnya lebih rapat ini menyebabkan

kekerasannya baik.

IV.6. Pengamatan Struktur Makro

Gambar 4.16. Aluminium paduan (benda uji 2)

64

Gambar 4.17. Al-4% Cu aging 12 jam (benda uji 1)

Gambar 4.18. Al-4% Cu aging 24 jam (benda uji 2)

Gambar 4.19 Al-4% Cu aging 36 jam (benda uji 4)

65

Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa pada setiap benda uji pada

bagian patahan ukurannya mengecil dan juga jika dilihat dari bentuk patahannya

yang tidak beraturan menandakan bahwa paduan Al-4%Cu ini merupakan benda

yang ulet dan keras. Pada bagian patahan ukuran yang mengecil disebabkan oleh

gaya tarik dari mesin uji tarik itu sendiri.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1. Kesimpulan

Dari hasil-hasil pengujian yang telah dilakukan dan dari hasil tinjauan terhadap

beberapa pustaka yang ada, disimpulkan sebagai berikut:

1. Kekuatan tarik tertinggi yang dihasilkan yaitu pada paduan coran Al-4%

Cu yang diaging dengan variasi waktu 24 jam pada suhu 200ºC sebesar

16,5 kg/mm2, sedangkan kekuatan tarik terendah yaitu pada paduan coran

Al-4%Cu yang diaging dengan variasi waktu 36 jam pada suhu 200ºC,

sebesar 13 kg/mm2. Prosentase regangan terendah pada paduan coran Al-

4% Cu yang diaging dengan variasi waktu 36 jam pada suhu 200ºC yaitu

sebesar 0,78 %. Sedangkan prosentase regangan tertinggi terjadi pada

paduan Aluminium mula-mula yaitu paduan mula-mula yang besarnya

4,50 %.

2. Pengaruh penambahan waktu pada proses aging adalah meningkatkan

kekerasan pada paduan. Nilai kekerasan tertinggi terdapat pada paduan

coran Al-4% Cu yang diaging pada suhu 200oC dengan variasi waktu 36

jam sebesar 92,99 kg/mm2. Sedangkan nilai kekerasan terendah terjadi

pada Aluminium paduan mula-mula sebelum dicor ulang, yaitu sebesar

71,12 kg/mm2.

66

67

3. Pada struktur mikro terlihat bahwa pengaruh proses aging memberi

perubahan pada struktur dan kerapatan butiran kristal yang sangat

berpengaruh terhadap sifat mekanis bahan.

4. Pada pengamatan struktur makro dapat disimpulkan bahwa pengaruh

penambahan waktu aging dapat membuat benda uji menjadi getas, karena

pada daerah sekitar patahan penampangnya menjadi lebih rapuh. Patahan

yang terjadi adalah merupakan jenis patahan getas.

68

V.2. Saran

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan peneliti dapat memberikan beberapa

saran dan pendapat sebagai berikut:

1. Pelaksanaan pengecoran sebaiknya dilakukan didalam ruang tertutup agar

pengaturan api yang digunakan untuk mencairkan logam lebih fokus dan

tidak terganggu dengan adanya hembusan angin yang akan mengakibatkan

api tidak fokus pada kowi dan terjadi pemborosan bahan bakar, serta

dengan adanya angin juga akan mempercepat laju pendinginan logam cair

pada waktu akan dituang kedalam cetakan yang dapat mengakibatkan

pembekuan logan cair terlalu cepat sehingga dapat menimbulkan cacat

berupa retak maupun porositas yang tinggi pada coran.

2. Selang pada kompressor sudah terlalu pendek dan aus sehingga perlu

diganti dengan yang baru agar tidak mengganggu proses peleburan logam

ketika perlu ditambahkan udara kedalam tabung.

3. Tungku tanah liat yang digunakan sebaiknya dibuat agak tebal sehingga

dapat mencegah pelepasan panas yang cepat, hal ini akan mempercepat

peleburan logam dan pecahnya tungku.

4. Bahan bakar untuk burner sebaiknya menggunakan solar, walaupun

harganya lebih mahal dibandingkan minyak tanah tetapi proses peleburan

logam akan berlangsung lebih cepat dan efisien, hal ini terjadi akibat kalor

jenis solar yang tinggi bila dibandingkan dengan kalor jenis minyak tanah.

DAFTAR PUSTAKA

Dieter,G,E., 1990, Metalurgi Mekanik, alih bahasa oleh Sriati Djaprie, edisi ketujuh, Erlangga, Jakarta.

Surdia,T., Chijiiwa,K., 1981, Teknik Pengecoran Logam, cetakan keempat, PT Pradnya Paramita, Jakarta.

Surdia,T., Saito,S., 1999, Pengetahuan Bahan Teknik, cetakan keempat, PT Pradnya Paramita, Jakarta.

Truman,H., 2006, Sifat Fisis Dan Mekanis Paduan Al-Ag-Mg, Skripsi, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

Juniardi,G., 2006, Pengaruh Penambahan Perak (Ag) Terhadap Perubahan Sifat Fisis Dan Mekanis Coran Aluminium Tembaga (Al-Cu), Skripsi, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

70

LAMPIRAN

69

♦ Lampiran Perhitungan

A. Perhitungan Bahan Coran

1. Volume Coran :

V1 = p × l × t

= 150 mm × 150 mm × 5 mm

= 112.500 mm3

2. Volume Lubang Tuang :

V2 = td×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×

2

2π

= 202

33 2

×⎟⎠⎞

⎜⎝⎛×π

= 17.105,972 mm3

3. Volume Lubang Masuk :

V3 = td×⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛×

2

2π

= 202

20 2

×⎟⎠⎞

⎜⎝⎛×π

= 6.283,185 mm3

71

4. Volume Penambah (Riser) :

V4 = ⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛××

2

243 dπ

= ⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛××

2

225

43 π

= 368,155 mm3

5. Volume Total :

Vtotal = V1 + V2 +V3 +V4

= (112.500 + 17.105,972 + 6.283,185 + 368,155) mm3

= 136.257,312 mm3

6. Digunakan Alumunium sebagai bahan perbandingan coran, karena

Aluminium merupakan bahan coran utama, maka perhitungannya

adalah sebagai berikut :

vm

=ρ vm ×= ρ

totalALAL vm ×= ρ

= 2,7 × 10-6 kg/mm3 × 136.257,312 mm3

= 0,368 kg = 368 gram

B. Data dari penelitian pengujian tarik

B.1. Perhitungan Pembuatan Benda Uji

a. Luas penampang daerah pengujian

wtAo ×= (2)

72

b. Panjang daerah pengujian

AoLo ×= 5,4 (1)

Data Spesimen Benda Uji pada Pengujian Tarik

Tebal Benda Uji

(mm) Lebar Benda Uji

(mm) Ao = t × l

(mm2) Lo = 4,5 x √a

(mm2)

Al Si mula-mula 4 15 60 34,85

Al- Cu4% aging 12 jam 4 13 52 33,89

Al-Cu4% aging 24 jam 4 13 52 32,45

Al-Cu4% aging 36 jam 4 13 52 32,45

B.2. Perhitungan Kekuatan Tarik

Kekuatan Tarik :

Kekuatan tarik (τ) = 2/max mmkgA

F (3)

Hasil perhitungan kekuatan tarik :

Jenis Coran F.Mak (kg) A (mm2) σ (kg/mm2) Al -Cu mula-mula 898,60 60 15 Al-Cu 4% aging 12 jam 892,42 52 15 Al-Cu 4% aging 24 jam 796,70 52 16,5 Al-Cu 4% aging 36 jam 698,42 52 13

Perhitungan kekuatan tarik :

a. Paduan Al-Cu mula-mula :

No. Benda Uji F.Mak (kg)

A (mm2) σ (kg/mm2)

1 956,40 60 15,94 2 960,10 60 16 3 922,40 60 15,37 4 751,70 60 12,5 5 902,40 60 15

Nilai rata-rata Kekuatan Tarik = 14,9 kg/mm2 = 15 kg/mm2

73

b. Paduan Coran Al- Cu4% aging 12 jam (suhu 200ºC)

benda uji Fmaks. (kg) A (mm2) σ (kg/mm2) 1 851,6 60 14,36 2 949,2 60 15,82 3 927,8 60 15,46


c. Paduan Coran Al-Cu4% aging 24 jam (suhu 200ºC)


A (mm2) σ (kg/mm2)

1 951,2 52 18,29 2 699,6 52 13,45 3 917,2 52 17,63 4 874,7 52 16,82

Nilai rata-rata Kekuatan Tarik = 16,5 kg/mm2

d. Paduan Coran Al-Cu4% aging 36 jam (suhu 200ºC)


A (mm2) σ (kg/mm2)

1 705,40 52 13,565 2 588,80 52 11,320 3 695,30 52 13,370 4 778,70 52 14,975 5 723,90 52 13,920


74

B.3. Perhitungan Regangan

Penentuan Regangan

Regangan (ε) = %100×−Lo

LoL = %100×ΔLo

L (4)

Hasil perhitungan regangan :

Jenis coran ΔL (mm) Lo (mm) ε (%) Al-Cu mula-mula 1,57 34,85 4,50

Al-Cu4% aging 12 jam 0,57 33,89 1,67

Al-Cu4% aging 24 jam 0,51 32,45 1,54

Al-Cu4% aging 36 jam 0,27 32,45 0,78

Perhitungan regangan :

a. Paduan Al-Cu (mula-mula) :

Nilai Rata-Rata

No benda ΔL (mm) Lo (mm) ε (%) 1 1,30 34,85 3,7

2 1,80 34,85 5,1

3 1,90 34,85 5,4

4 1,15 34,85 3,2

5 1,70 34,85 4,8

Nilai rata-rata Regangan = 4,50 %

b. Paduan Coran Al- Cu4% aging 12 jam (suhu 200ºC)


2 0,75 34,85 2,15

3 0,50 34,85 1,43

4 0,25 32,45 0,7

5 0,8 32,45 2,46


75

c. Paduan Coran Al-Cu4% 24 jam (suhu 200ºC)


2 1,0 32,45 3,0

3 0,65 32,45 2,0

4 0,50 32,45 1,5

5 0,30 32,45 0,9 Nilai rata-rata Regangan = 1,54 %

d. Paduan Coran Al-Cu4% aging 36 jam (suhu 200ºC)


2 0,25 32,45 0,7

3 0,25 32,45 0,7

4 0,30 32,45 0,9

5 0,35 32,45 1,0


76

C. Pengujian Kekerasan Brinell (BHN)

Syarat-syarat pengambilan data bekas injakan pada pengujian kekerasan

Brinell adalah :

- Diameter Minimum bekas injakan :

DD ×= 25,0min

= 1,25 mm 525,0 ×=

- Diameter Maksimum bekas injakan :

DD ×= 5,0max

= 2,5 mm 55,0 ×=

( )22

2dDDD

PBHN−−

=π

kg/mm2 (5)

Melalui perhitungan diperoleh :

Gaya Tekan (kg) Diameter Injector (mm) π (Phi) BHN(kg/mm2)

Al -Cu mula-mula 125 5 22/7 71,12

Al – Cu4% 125 5 22/7 72,57

Al-Cu4% aging 12 jam 125 5 22/7 88,31

Al-Cu4% aging 24 jam 125 5 22/7 69,85

Al-Cu4% aging 36 jam 125 5 22/7 92,99

Perhitungan pengujian kekerasan menggunakan metode Brinell :

1. Coran Al-Cu mula-mula

d1 = 1,46 mm BHN = 73,04 kg/mm2

d2 = 1,48 mm BHN = 71,08 kg/mm2

d3 = 1,50 mm BHN = 69,23 kg/mm2

Rata-Rata BHN = 71,12 kg/mm2

77

2. Paduan Al - Cu 4%

d1 = 1,50 mm BHN = 69,23 kg/mm2

d2 = 1,46 mm BHN = 73,04 kg/mm2

d3 = 1,44 mm BHN = 75,46 kg/mm2

Rata BHN = 72,576 kg/mm2

3. Paduan Paduan Coran Al- Cu4% aging 12 jam (suhu 200ºC)

d1 = 1,34 mm BHN = 87,49 kg/mm2

d2 = 1,34 mm BHN = 87,49 kg/mm2

d3 = 1,32 mm BHN = 89,96 kg/mm2


4. Paduan Paduan Coran Al-Cu4% aging 24 jam (suhu 200ºC)

d1 =1,48 mm BHN = 71,08 kg/mm2

d2 = 1,50 mm BHN = 69,23 kg/mm2

d3 =1,50 mm BHN = 69,23 kg/mm2


5. Paduan Paduan Coran Al-Cu4% aging 36 jam (suhu 200ºC)

d4 = 1,28 mm BHN = 95,35 kg/mm2

d5 = 1,30 mm BHN = 93,67 kg/mm2

d6 = 1,32 mm BHN = 89,96 kg/mm2


78

D. Satuan Skala Foto :

Dari hasil pemotretan dengan ukuran kertas 3R pada perbesaran 50x dan

100x dapat dicari ukuran sebenarnya. Ukuran tersebut harus dikonversikan

terlebih dahulu dengan membandingkan foto mikro kawat tembaga

0,11mm (110 μm) pada pembesaran 50x dan 100x.

• Perbesaran 50x

Dari foto dengan perbesaran 50x, diameter kawat tembaga terukur

10 mm. Dari hasil foto mikro kawat tembaga dengan diameter 0,11

mm setara dengan 10 mm.

Misal = 18,182 mm, jarak kalibrasi = 10182,18 x 0,11 = 0,20 mm

Jarak yang didapat adalah 0,20 mm = 200 μm

• Perbesaran 100x

Dari foto dengan perbesaran 100x, diameter kawat tembaga terukur

20 mm. Dari hasil foto mikro kawat tembaga dengan diameter 0,11

mm setara dengan 20 mm.

Misal = 18,182 mm, jarak kalibrasi = 20182,18 x 0,11 = 0,10 mm

Jarak yang didapat adalah 0,10 mm = 100 μm

79

♦ Gambar Grafik pengerasan pada proses aging:

Berikut adalah gambar grafik pengerasan dua tahap dari paduan Al-4%Cu

dimana variasi waktu aging diperoleh dari grafik dibawah ini.

grafik pengerasan dua tahap dari paduan Al-4%Cu (Tata Surdia,2000 ,hlm.133)

Berdasarkan grafik diatas, adapun variasi waktu aging yang saya pilih adalah

12jam, 24jam, dan 36jam dengan suhu 200ºC.

80

Lampiran Gambar

Grafik Pengujian Tarik :

1. Coran Al-Cu mula-mula

P (kg)

ΔL (mm) 1.1.

ΔL (mm)

P (kg)

1.2.

81

1.3.

P (kg)

P (kg)

ΔL (mm)

ΔL (mm) 1.4.

82

P (kg)

ΔL (mm) 1.5.

Keterangan Gambar :

1.1. Benda Uji 1

1.2. Benda Uji 2

1.3. Benda Uji 3

1.4. Benda Uji 4

1.5. Benda Uji 5

83

2. Paduan Coran Al-4% Cu Aging 12 jam pada suhu 200ºC

P (kg)

ΔL (mm) 2.1.

P (kg)

ΔL (mm) 2.2.

84

P (kg)

ΔL (mm) 2.3.

P (kg)

ΔL (mm) 2.4.

85

P (kg)

ΔL (mm) 2.5.

Keterangan Gambar :

2.1. Benda Uji 1

2.2. Benda Uji 2

2.3. Benda Uji 3

2.4. Benda Uji 4

2.5. Benda Uji 5

86

3. Paduan Coran Al-Cu 2% Cu Aging 24 jam pada suhu 200ºC

P (kg)

ΔL (mm) 3.1.

P (kg)

ΔL (mm) 3.2.

87

P (kg)

ΔL (mm) 3.3.

P (kg)

ΔL (mm) 3.4.

88

P (kg)

ΔL (mm) 3.5.

Keterangan Gambar :

3.1. Benda Uji 1

3.2. Benda Uji 2

3.3. Benda Uji 3

3.4. Benda Uji 4

3.5. Benda Uji 5

89

4. Paduan Coran Al-4% Cu Aging 36 jam pada suhu 200ºC

P (kg)

ΔL (mm) 4.1.

P (kg)

ΔL (mm)4.2.

90

P (kg)

ΔL (mm) 4.3.

P (kg)

ΔL (mm)

4.4.

91

P (kg)

ΔL (mm)4.5.

Keterangan Gambar :

4.1. Benda Uji 1

4.2. Benda Uji 2

4.3. Benda Uji 3

4.4. Benda Uji 4

4.5. Benda Uji 5

PENGARUH WAKTU AGING TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS ...

Documents

Transcript of PENGARUH WAKTU AGING TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS ...