PERBEDAAN KEKUATAN IMPACT DAN STRUKTUR

MIKRO PADA HASIL PENGECORAN ALUMINIUM

DENGAN VARIASI SUHU PENUANGAN

SKRIPSI

Skripsi ini ditulis sebagai salah satu syarat

Untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Mesin

Oleh

Achmad Sigif

NIM. 5201413088

PENDIDIKAN TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2017

ii

iii

iv

ABSTRAK

Sigif, Achmad. 2017. Perbedaan Kekuatan Impact dan Struktur Mikro pada Hasil

Pengecoran Aluminium dengan Variasi Suhu Penuangan. Skripsi. Jurusan Teknik

Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui perbedaan kekuatan impact dan struktur mikro pada hasil coran aluminium dengan variasi suhu penuangan

sebesar 750oC, 725oC, dan 700oC.

Metode penelitian yang digunakan \dalam penelitian ini adalah metode

peneltian eksperimen. Dimana data hasil penelitian disimpulkan dalam bentuk

tabel. Pengujian impact dan struktur mikro dilakukan di Laboratorium Pengujian

Bahan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang,

sedangkan untuk mengetahui komposisi bahan maka dilakukan uji komposisi di

Laboratorium Logam Ceper Politeknik Manufaktur Ceper.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa adanya perbedaan kekuatan impact dan struktur mikro pada spesimen hasil coran aluminium dengan variasi suhu

penuangan 750oC, 725oC, dan 700oC. Dimana spesimen suhu penuangan 750oC

memiliki energi impact paling besar dan ukuran partikel yang terbentuk lebih kecil

dibandingkan spesimen lain, sedangkan spesimen suhu 700oC memiliki energi

impact paling kecil dan ukuran partikel yang terbentuk merupakan paling besar

diantara spesimen lain.

Saran dalam penelitian ini sebaiknya variasi suhu penuangan diatas 750oC

dan jarak antar variasi minimal 50oC supaya kekuatan impact yang dimiliki

spesimen lebih besar dan perbedaan energi impact yang dimiliki tiap variasi tidak

terlalu kecil, karena hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan variasi suhu

penuangan yang berjarak 25oC yaitu 750oC, 725oC, dan 700oC energi impact yang

dimiliki terlalu kecil dan perbedaan energi impact yang dimiliki terlalu berdekatan.

Kata Kunci: Kekuatan Impact, Struktur Mikro, Variasi Suhu Penuangan

v

PRAKATA

Segala Puji bagi Allah, Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan

hidayah-Nya serta doa dari orang kedua tua sehingga penulis dapat menyelesaikan

proposal skripsi dengan judul “Perbedaan Kekuatan Impact dan Struktur Mikro

pada Hasil Pengecoran Aluminium dengan Variasi Suhu Penuangan”.

Proposal skripsi ini disusun dalam rangka menyelesaikan studi Strata 1

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan pada Program

Studi Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin Universitas negeri

Semarang. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa proposal skripsi ini masih banyak

kekurangan, serta penyusunan proposal skripsi ini tidak luput dari bantuan

dan partisipasi dari semua pihak. Untuk itu pada kesempatan ini dengan segala

hormat penulis ingin menyampaikan terimakasih kepada:

1. Dr. Nur Qudus M.T, dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

2. Rusiyanto, S.Pd., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin, dan Ketua

Program Pendidikan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang.

3. Dr. Murdani, M.Pd. selaku dosen pembimbing I yang telah memberikan

bimbingan dan arahan kepada penulis dalam penyusunan proposal skripsi ini.

4. Rusiyanto, S.Pd., M.T. selaku dosen pembimbing I I yang telah

memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis dalam penyusunan

proposal skripsi ini.

5. Ayah dan Ibu tercinta yang selalu memberikan dukungan, motivasi dan doa.

vi

6. Teman-teman Program Studi Pend. Teknik Mesin angkatan 2013 yang telah

memberikan saran dan motivasi kepada penulis.

7. Semua pihak yang telah memberikan motivasi dan saran kepada penulis dalam

penyelesaian proposal skripsi ini yang tidak dapat penulis sebut satu persatu.

Penulis mengharapkan segala bentuk kritik dan saran yang bersifat

membangun demi sempurnanya proposal skripsi ini. Semoga proposal skripsi

inidapat bermanfaat bagi semuanya, khususnya Jurusan Teknik Mesin Universitas

Negeri Semarang.

Semarang, Oktober 2017

Penulis

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................ i PENGESAHAN ......................................................................................... ii PERNYATAAN KEASLIAN ................................................................... iii ABSTRAK ................................................................................................. iv PRAKATA ................................................................................................ v

DAFTAR ISI ............................................................................................. vii DAFTAR TABEL .................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR ................................................................................ x

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

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

1.2 Identifikasi Masalah ................................................................ 2

1.3 Pembatasan Masalah ............................................................... 2

1.4 Rumusan Masalah ................................................................... 3

1.5 Tujuan Penelitian ..................................................................... 3

1.6 Manfaat Penelitian ................................................................... 3

BAB II. KAJIAN PUSTAKA .................................................................. 5

2.1 Kajian Teori.............................................................................. 5

2.2 Kajian Penelitian yang Relevan ............................................... 19

2.3 Kerangka Pikir Penelitian......................................................... 20

BAB III. METODE PENELITIAN ........................................................ 23

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ................................................... 23

3.2 Alat dan Bahan Penelitian ......................................................... 23

3.3 Variabel Penelitian .................................................................... 27

3.4 Metode Pengumpulan Data ....................................................... 28

viii

3.5 Diagram Alir Penelitian ............................................................ 32

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ......................... 34

4.1 Hasil Penelitian ........................................................................ 34

4.2 Analisis Hasil Penelitian .......................................................... 40

4.3 Pembahasan .............................................................................. 43

BAB V PENUTUP ..................................................................................... 46

5.1 Simpulan................................................................................... 46

5.2 Saran ......................................................................................... 46

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 48

LAMPIRAN ............................................................................................... 50

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Sifat-Sifat Fisik Aluminium ......................................................... 6

Tabel 2.1 Sifat-Sifat Mekanik Aluminium.................................................... 7

Tabel 2.3 Kekuatan Pukul Beberapa Logam pada Temperatur Ruang ......... 15

Tabel 3.1 Penyiapan Jumlah Spesimen ........................................................ 27

Tabel 4.1. Data Hasil Uji Komposisi ............................................................ 34

Tabel 4.2. Data Hasil Uji Impact .................................................................. 35

Tabel 4.3. Hasil Perhitungan Kekuatan Impact ............................................ 36

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Fasa Paduan Al-Si ...................................................... 8

Gambar 2.2 Aliran Proses pada Pembuatan Coran ....................................... 9

Gambar 2.3 Mesin Uji Pukul ....................................................................... 13

Gambar 2.4 Uji Pukul Charpy: (a) Posisi Spesimen Logam,

dan (b) Detail Takik Spesimen ................................................... 14

Gambar 2.5 Uji Pukul Izod: (a) Posisi Spenjepitan Spesimen (test piece)

Kantilever, (b) Detail Spesimen Logam, dan (c) Detai Spesimen

Plastik ......................................................................................... 14

Gambar 2.6 Kurva Uji Impact ....................................................................... 16

Gambar 2.7 Butiran Unsur Al dan Si ............................................................ 18

Gambar 3.1 Kowi ......................................................................................... 24

Gambar 3.2 Gayung Logam .......................................................................... 24

Gambar 3.3 Termokopel dan Termocontroler ............................................... 25

Gambar 3.4 Tungku Induksi ......................................................................... 25

Gambar 3.5 Alat Uji Foto Mikro .................................................................. 26

Gambar 3.6 Mesin Uji Impact ....................................................................... 27

Gambar 3.7 Dimensi Spesimen Uji Impact................................................... 29

Gambar 3.8 Simulasi Uji Impact ASTM D 5942 .......................................... 31

Gambar 3.9 Diagram Alir Penelitian ............................................................ 33

Gambar 4.1 Grafik Kekuatan Impact ............................................................ 36

Gambar 4.2 Grafik Rata-Rata Kekuatan Impact ........................................... 38

Gambar 4.3 Struktur Mikro Spesimen Suhu Penuangan 700oC ................... 39

Gambar 4.4 Struktur Mikro Spesimen Suhu Penuangan 725oc .................... 39

xi

Gambar 4.5 Struktur Mikro Spesimen Suhu Penuangan 750oC ................... 40

Gambar 4.6 Ketangguhan Impak Paduan aluminium pada Berbagai Variasi

Temperatur Tuang ...................................................................... 44

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Pembangunan industri di Indonesia berkembang sangat pesat, khususnya di

bidang teknik pengecoran. Hal ini pada hakekatnya untuk mengurangi

ketergantungan pada negara-negara lain dalam kebutuhan industri. Sehingga

Indonesia mampu membuat komponen-komponen dan mesin untuk keperluan

dalam negeri sendiri atau untuk keperluan ekspor. Pesatnya perkembangan industri

di bidang teknik pengecoran diharapkan terjadi perkembangan ekonomi dan

peningkatan lapangan pekerjaan.

Dari sekian banyak industri di Indonesia yang memproduksi komponen-

komponen mesin dan peralatan diantaranya terdapat industri pengecoran logam.

Pengecoran adalah suatu teknik pembentukan produk dengan cara mencairkan

logan dalam dapur pelebur, kemudian dituangkan dalam suatu cetakan. Kemudian

dibiarkan sampai membeku dan selanjutnya dikeluarkan dari cetakan. Proses

pengecoran logam memerlukan beberapa tahapan diantaranya: proses peleburan

logam, proses pembuatan cetakan, penuangan, membongkar cetakan,

membersihkan dan pemeriksaan produk pengecoran logam.

Kualitas produk pengecoran salah satunya dipengaruhi oleh proses

penuangan cairan logam. Dalam penuangan yang paling diperhatikan adalah cepat

lambatnya penuangan dan suhu cairan logam ketika dituangkan ke dalam cetakan.

Ketika penuangan terlalu cepat cairan logam masih terlalu panas jika pada cetakan

2

tidak terlalu rapat maka akan terjadi luber sehingga boros bahan. Ketika penuangan

terlalu lambat resiko yang dapat terjadi cairan akan mengalami pengkristalan

sebelum berada dicetakan sehingga di gayung untuk menuangkan cairan terdapat

gumpalan logam dan cairan yang masuk dalam cetakan akan lebih sedikit. hal ini

juga membuat boros bahan. Perlu diketahui seperti apa penuangan yang lebih

efisien dan suhu yang tepat supaya hasil pengecoran mempunyai kualitas yang

bagus.

1.2 Identifikasi Masalah

a. Perkembangan teknologi pada industri logam menyebabkan meningkatnya

penggunaan bahan logam untuk pembuatan alat-alat kebutuhan manusia.

b. Penggunaan paduan aluminium untuk produk tertentu lebih dipilih karena

keuletannya.

c. Pengecoran, penempaan, membubut, dan cara lain dapat membentuk logam

sesuai yang diinginkan.

d. Suhu penuangan pada pengecoran mempengaruhi kualitas coran.

1.3 Pembatasan Masalah

Berdasarkan identifikasi masalah di atas, maka dalam penelitian ini akan

dibatasi tentang perbedaan kekuatan impact dan struktur mikro pada pengecoran

aluminium dengan perbedaan variasi suhu penuangan. Adapun batasan

penelitiannya adalah sebagai berikut:

1. Proses peleburan bahan menggunakan tungku berbahan bakar minyak.

2. Pengujian yang akan digunakan adalah pengujian impact dan foto mikro.

3. Spesimen uji adalah aluminium paduan Al-Si.

3

4. Variasi suhu penuangan sebesar 700oC, 725oC, dan 750oC.

1.4 Rumusan Masalah

Berdaarkan pembatasan masalah di atas, maka permasalahan yang akan

dibahas dalam skripsi ini adalah sebagai berikut:

1. Seberapa besar perbedaan kekuatan impact pada hasil pengecoran aluminium

dengan variasi suhu penuangan?

2. Adakah perbedaan struktur mikro pada hasil pengecoran aluminium dengan

variasi suhu penuangan?

1.5 Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah di atas, tujuan yang ingin dicapai dalam

penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Untuk mengetahui seberapa besar perbedaan kekuatan impact pada hasil

pengecoran aluminium dengan variasi suhu penuangan.

2. Untuk mengetahui perbedaan struktur mikro pada hasil pengecoran aluminium

dengan variasi suhu penuangan.

1.6 Manfaat Penelitian

Dari penelitian ini diharapkan akan membawa manfaat, baik manfaat praktis

maupun manfaat teoritis.

1.6.1 Manfaat Praktis

a. Hasil penelitian ini dapat memberikan informasi kepada indrustri terutama

industry yang bergerak dalam bidang pengecoran.

b. Memberikan informasi mengenai pengaruh variasi suhu penuangan pada

pengecoran logam.

4

1.6.2 Manfaat Teoritis

a. Menambah pengetahuan bagi peneliti dan pembaca tentang pengaruh variasi

suhu penuangan pada pengecoran logam.

b. Sebagai bahan perbandingan kekuatan impact dengan variasi suhu penuangan

pada pengecoran logam untuk penelitian sejenis dimasa yang akan datang.

5

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Kajian Teori

2.1.1 Aluminium

Paduan aluminium ialah paduan dari aluminium dengan satu atau lebih

unsur yang lain. Unsur paduan yang terpenting ialah silisium, magnesium dan

tembaga (B.J.M. Beumer 1972: 54). Paduan aluminium mempunyai konduktivitas

listrik dan panas yang tinggi, dan tahan korosi pada lingkungan umum termasuk

atmosfer. Paduan tersebut mudah dibentuk dengan keuletan tinggi, dan oleh

karenanya lembaran aluminium murni yang tipis dapat dirol. Aluminium

mempunyai sel satuan FCC, keuletannya masih tetap meski pada temperatur

rendah. Keterbatasan utama aluminium adalah rendahnya temperatur cairnya

(660oC) yang membatasi penggunaan temperatur maksimumnya. Kekuatan

mekanis aluminium dapat ditingkatkan dengan pengerjaan dingin dan pemaduan,

kedua proses tersebut dapat mengurangi ketahanan korosinya. Paduan utama untuk

aluminium adalah Cu, Mg, Si, Mn, dan Zn. Beberapa penggunaan yang umum

paduan aluminium termasuk untuk komponen struktur pesawat, kaleng minuman,

badan bus, komponen-komponen mobil (Syamsul Hadi 2016: 41-42).

Menambahkan unsur lain akan membuat kekuatan tarik semakin naik.

Menurut Anzip dan Suhariyanto (2006: 68) bahwa, “semakin besar kandungan Mn

sampai dengan 1,2% w, maka kekuatan tarik, elongation, kekerasan akan semakin

naik, sedangkan IS semakin turun”. Kekuatan tarik aluminium kira-kira sama

dengan 100N/mm2. Kekuatan tarik itu meningkat sampai kira-kira 150 N/mm2

6

dengan jalan pemaduan; dengan pemaduan dan disertai perubahan bentuk dalam

keadaan dingin kekuatan tarik itu meningkat sampai kira-kira 200N/mm2 dan

selanjunya karena pemaduan dan sepuh keras dispersi, kekuatan tarik meningkat

sampai kira-kira 400 N/mm2 (B.J.M. Beumer 1972: 55).

Ketahanan korosi berubah menurut kemurnian, pada umumnya untuk

kemurnian 99,0% atau di atasnya dapat dipergunakan di udara tahan dalam waktu

bertahun-tahun. Hantaran listrik Al, kira-kira 65% dari hantaran listrik tembaga,

tetapi masa jenisnya kira-kira sepertiganya sehingga memungkinkan untuk

memperluas penampangnya. Oleh karena itu itu dapat dipergunakan untuk kabel

tenaga dan dalam berbagai bentuk umpamanya sebagai lembaran tipis (foil). Dalam

hal ini dapat dipergunakan Al dengan kemurnian 99,0%. Untuk reflektor yang

memerlukan refleksifitas yang tinggi juga untuk kondensor elektrolitik

dipergunakan Al dengan angka sembilan empat (Surdia dan Shinroku 1999: 135)

Tabel 2.1. Sifat-Sifat Fisik Aluminium (Surdia dan Shinroku 1999: 134).

Sifat-sifat Kemurnian Al (%)

99,996 >99,0

Masa jenis (20oC)

Titik cair

Panas jenis (cal/goC)(100oC)

Hantara listrik (%)

Tahan listrik koefisien temperatur (/oC)

Koefisien pemuaian (20-100oC)

Jenis kristal, konstanta kisi

2,6989

660,2

0,2226

64,94

0,00429

23,86x10-6

Fcc, α=4,013 kX

2,71

653-657

0,2297

59 (dianil)

0,0115

23,5x10-6

Fcc, α=4,04 kX

catatan: fcc: face centered cubic = kubus berpusat muka

Menurut Suhariyanto, dkk (2015: 32) dalam penelitiannya berusaha untuk

memperbaiki sifat mekanik aluminium dan didapat data bahwa.

a. Semakin besar kandungan Cu sampai dengan 0,20 % w, maka kuat tarik dan

kekerasan akan semakin naik, sedang elongation dan Is semakin turun.

7

b. Elemen paduan Cu tersebar merata dalam paduan A356.0, baik pada matriknya

(α-Al ) maupun pada batas butirnya, sedangkan perlakuan panas T5 merubah

bentuk butiran yang lonjong menjadi bulat.

c. Sifat mekanik pada kondisi as-cast belum ada yang bisa memenuhi standar JIS

H5202, tetapi setelah diberi perlakuan panas T5, standar JIS H5202 bisa

terpenuhi.

Tabel 2.2. Sifat-Sifat Mekanik Aluminium (Surdia dan Shinroku 1999: 134)

Sifat-sifat

Kemurnian Al (%)

99,996 >99,0

Dianil 75% dirol

dingin Dianil H18

Kekuatan tarik (kg/mm2)

Kekuatan mulur (0,2%)(kg/mm2)

Perpanjangan (%)

Kekerasan Brinell

4,9

1,3

48,8

17

11,6

11,0

5,5

27

9,3

3,5

35

23

16,9

14,8

5

44

Untuk memperbaiki sifat mekanik aluminium juga dapat ditambahkan unsur

Mg, meskipun aluminium yang digunakan adalah aluminium bekas. Seperti halnya

penelitian yang dilakukan oleh Rusnoto (2013: 27) hasilnya adalah:

Dari hasil uji impak dapat disimpulkan pada material paduan Al-Si (piston

bekas) dengan menambahkan unsur Mg dapat meningkatkan kekuatan impak

pada piston bekas tersebut. Kenaikan tersebut seiring dengan meningkatnya

penambahan fraksi berat Mg. Harga impak rata-rata terbesar terjadi pada

penambahan Mg sebesar 15% yaitu sebesar 0,035 J/mm2. Tanpa penambahan

(Mg 0%) sebesar 0,021 J/mm2.

8

Begitu pula hasil penelitian yang dilakukan oleh Suyanto (2015: 82) bahwa,

Penambahan 1% Mg mampu meningkatkan ketangguhan, dan nilai

ketangguhan tertinggi dicapai pada penambahan 5% SiC. Penambahan SiC

lebih dari 5% menurunkan ketangguhan. Penambahan Mg 1% hanya efektif

untuk menaikkan wettability matriks Al terhadap SiC sampai 5%.

Penambahan Mg lebih dari 1% diperlukan untuk mempertahankan wettability

pada penambahan SiC lebih dari 5%.

Gambar 2.1. Diagram Fasa Paduan Al-Si

2.1.2 Pengecoran

Pengecoran adalah penuangan logam cair ke dalam suatu cetakan, sehingga

logam cair tersebut meyesuaikan terhadap bentuk cetakan dan dibiarkan membeku

(Syamsul Hadi 2016: 251). Ada beberapa hal penting yang harus terpenuhi ketika

akan membuat suatu produk coran yaitu: pembuatan pola, pembuatan cetakan,

9

pengecoran dan pemeriksaan coran. sedangkan dalam proses pengecoran terdapat

beberapa hal yang harus dilakukan adalah peleburan logam, penuangan logam dan

pengkristalan logam atau pembekuan cairan logam.

(Surdia dan Chijiiwa 2013:2-3), untuk membuat coran, harus dilakukan

proses-proses seperti: pencairan logam, membuat cetakan, menuang, membongkar

dan membersihkan coran. Untuk mencairkan logam bermacam-macam tanur

dipakai. Umumnya kupola atau tanur induksi frekuensi rendah dipergunakan untuk

besi cor, tanur busur listrik atau tanur induksi frekuensi tinggi dipergunakan untuk

baja cor dan tanur krus untuk paduan tembaga atau coran paduan ringan, karena

tanur-tanur ini dapat memberikan logam cair yang baik dan sangat ekonomis untuk

logam-logam tersebut.

Gambar 2.2. Aliran Proses Pada Pembuatan Coran (Surdia dan Chijiiwa 2013: 3)

Seperti yang diutarakan oleh Syamsul Hadi (2016: 272) dalam buku

karyanya adalah.

Faktor-faktor penentu pilihan suatu metode cor diantaranya:

Sistem

pengolahan

pasir

Tungku Ladel Bahan baku

Mesin

pembuat

cetakan Penuangan

Pembongkaran

Pembersihan

Pemeriksaan

Pasir Rangka cetak

10

1) Ukuran, kompleksitas, dan akurasi dimensi yang diinginkan.

2) Jumlah pengecoran yang dibutuhkan.

3) Siklus waktu, yaitu waktu awal hingga pengecoran selesai dan siap

diulang.

4) Fleksibilitas proses cor yang bisa diadaptasikan pada bentuk yang

berbeda.

5) Biaya operasi tiap pengecoran.

6) Sifat-sifat mekanik yang dibutuhkan atas coran, dan mutu pengecoran,

yaitu permukaan akhir keronggaan, dan inklusi non-logam.

Tidak semua coran sempurna, dapat dipastikan ada cacat pada coran baik

itu sekala kecil ataupun besar. Untuk mengurangi cacat coran maka penelitian pun

harus dilakukan. Seperti halnya yang dilakukan oleh Sri Bimo Pratomo, dkk (2014:

41) telah melakukan sebuah uji coba dengan hasil sebagai berikut.

Modifikasi lapisan primer, yaitu penggunaan lumpur primer sebagai lapisan

primer pertama dan lumpur primer yang ditaburi pasir zirkon sebagai lapisan

primer kedua, dapat menurunkan cacat penetrasi logam. Dengan penggunaan

produk lokal tepung zirkon MC-301 dan pasir zirkon ZrO2-655 yang

merupakan hasil perbaikan tepung zirkon MF-506 dan pasir zirkon MF-8012,

yang keduanya memiliki distribusi ukuran partikel yang merata dapat

menghilangkan cacat penetrasi logam. Meskipun pasir zirkon ZrO2-655 lebih

kasar, tetapi dengan kombinasi pemakaian tepung zirkon MC-301 yang halus,

dapat menghasilkan lapisan primer cetakan keramik yang halus sehingga

produk cor memiliki permukaan yang halus pula.

11

Untuk menanggulangi cacat lubang jarum pada pengecoran aluminium

dengan Begitu juga yang dilakukan oleh Suharnadi dan Santoso (2015: 17)

berusaha menambah fluk NA2CO3 dan NaCl, hasilnya adalah, “spesimen dengan

penambahan 1% fluk NA2CO3 dan 2% NaCl lebih sedikit cacat lubang jarum

dibanding spesimen tanpa penambahan fluk”. Pengecoran membuat kita lebih

mudah membuat suatu benda atau komponen. Akan tetapi, apabila bahan yang akan

digunakan adalah bahan yang pernah melewati hasil pengecoran (akan dilakukan

pengecoran ulang), akan menurunkan kualitas coran. Menurut Samsudi Raharjo,

dkk (2011: 111), “pengecoran ulang menyebabkan penurunan kekerasan pada

material ADC 12 dari raw material ke remelting, yang semula 95,5 BHN pada

temperatur penuangan 700oC”.

2.1.3 Penuangan

Logam yang telah dicaikan dari tanur pelebur diterima oleh ladel dan

kemudian dituangkan ke dalam cetakan. Ladel terdiri dari ladel jenis gayung, ladel

dengan jepitan pembawa, ladel yang dapat dimiringkan dengan tuas tangan

(kapasitasnya 10 sampai 2000 Kg), ladel yang dapat dimiringkan dengan roda gigi,

ladel tuang dasar dengan sumbat (kapasitas 200 sampai 10000 Kg) dan sebagainya.

Temperatur penuangan banyak mempengaruhi kualitas coran. Temperatur yang

terlalu rendah menyebabkan waktu pembekuan pendek, kecairan yang buruk dan

menyebabkan cacat coran seperti rongga penyusutan, rongga udara, salah satu air

dan sebagainya. Dalam penuangan penting dilakukan dengan tenang dan cepat.

Selama penuangan cawan tuang perlu terisi penuh dengan logam cair. Waktu

12

penuangan yang cocok perlu ditentukan, dengan mempertimbangkan berat dan

tebal coran, sifat cetakan dan sebagainya (Surdia dan Chijiiwa 2013: 159-160).

Porositas bukan hanya dipengaruhi oleh temperatur penuangan saja tetapi

dipengaruhi oleh hal lain. Menurut Sumpena (2016: 30-31), “pengaruh dimensi

saluran tuang terhadap porositas yaitu tingkat porositas tertinggi diperoleh dengan

diameter saluran tuang 17 mm yaitu sebesar 2.743 gr/cm3, sedangkan tingkat

porositas paling rendah diperoleh dengan diameter saluran tuang 13 mm sebesar

2.831 gr/cm3”.

Untuk menuangkan cairan logam yang sangat panas diperlukan sebuah alat

khusus untuk mempermudah penuangan yaitu panci tuang atau gayung dari logam.

Panci tuang yang paling banyak digunakan ialah panci tangan, panci pikul, dan

panci derek. Panci tersebut digunakan berturut-turut untuk menuang benda tuang

yang kecil, yang besar, dan yang sangat besar (Beumer 1971: 131).

2.1.4 Uji Impact (Uji Pukul)

Pukul adalah pembebanan yang sangat cepat. Uji pukul dilaksanakan pada

bahan yang mengalami pukulan atau benturan, seperti kecelakaan kendaraan/ mobil

atau terbenturnya helm. Uji pukul untuk mengukur ketangguhan suatu bahan atas

pembebanan pukul/ kejut. Uji pukul telah distandarkan oleh Charpy dan Izod.

Dalam uji tersebut sepotong spesimen ditabrak suatu ayunan bandul dan energi

yang dibutuhkan untuk merusaknya adalah yang diukur. Kedua uji pukul

melibatkan pengukuran yang sama, tetapi berbeda bentuk spesimennya (Syamsul

Hadi 2016: 79).

13

Gambar 2.3. Mesin Uji Pukul (a) Izod, dan (b) Charpy (Syamsul Hadi 2016: 80)

Pada sebuah website yang dikelola oleh Hima Teknik Pengelasan ITS

(www.hima-tl.ppns.ac.id/?p=667: 13 Mei 2015) tertulis sebagai berikut.

Metode pengujian impact dibedakan menjadi 2 macam yaitu metode Charpy

dan metode Izod. Pada metode Charpy spesimen diletakkan mendatar dan

kedua ujung spesimen ditumpu pada suatu landasan. Letak takik (notch)

tepat di tengah dengan arah pemukulan dari belakang takikan. Baisanya

metode ini digunakan di Amerika dan banyak negara yang lain termasuk

Indonesia. Sedangkan pada metode Izod, spesimen dijepit pada salah satu

ujungnya dan diletakkan tegak. Arah pemukulan dari depan takikan.

Biasanya metode ini digunakan di Negara Inggris.

(b) (a)

14

Gambar 2.4. Uji Pukul Charpy: (a) Posisi Spesimen Logam, dan (b) Detail Takik

Spesimen (Syamsul Hadi 2016: 81)

Gambar 2.5. Uji Pukul Izod: (a) Posisi Penjepitan Spesimen (test piece)

Kantilever, (b) Detail Spesimen Logam, dan (c) Detai Spesimen Plastik (Syamsul

Hadi 2016: 80)

Untuk besarnya energi impact dapat dihitung dengan persamaan sebagai

berikut:

E0 = W . h0

E1 = W . h1

∆E = E0 – E1 = W (h0 - h1)

ho = ℓ – ℓcos α = ℓ (1 – cos α)

h1 = ℓ – ℓcos β = ℓ (1 – cos β)

15

∆E = W ℓ( cos β – cos α )

Keterangan:

E0 = energi awal (J)

E1 = energi akhir (J)

W = berat bandul (N)

h0 = ketinggian bandul sebelum dilepas (m)

h1 = ketinggian bandul setelah dilepas (m)

ℓ = panjang lengan bandul (m)

α = sudut awal (o)

β = sudut akhir (o)

Untuk mengetahui kekuatan impact (Is) maka energi impact tersebut harus

dibagi dengan luas penampang efektif spesimen (A) sehingga:

Is = ∆E/A = W ℓ( cos β – cos α )/A

Tabel 2.3. Kekuatan Pukul Beberapa Logam pada Temperatur Ruang (Syamsul

Hadi 2016: 84).

Material Charpy V Impact

Strength J

Aluminium, Commercially pure, annealed 30

Aluminium-1,5% Mn alloy, annealed

hard

80

34

Copper, oxygen-free HC, annealed 70

Cartridge btass (70% Cu, 30% Zn), annealed

¾ hard

88

21

Cupronickel (70% Cu, 30%Ni), annealed 157

Magnesium-3% Al, 1% Zn alloy, annealed 8

Nickel alloy, Monel, annealed 290

Titanium-5% Al, 2,5% Sn, annealed 24

Grey cast iron 3

Malleable cast iron, blackheart, annealed 15

Austenitic stainlees steel, annealed 217

Carbon steel, 0,2% carbon, as rolled 50

16

Menurut Handoyo (2013: 53) “tipe- tipe perpatahan adalah perpatahan

intergranular, dan perpatahan transgranular. Perpatahan transgranular adalah

perpatahan yang terjadi di dalam butir, sedangkan perpatahan intergranular adalah

perpatahan yang terjadi diantara butir. Hal- hal yang mempengaruhi ketangguhan

material adalah takikan, beban dan temperatur”. Untuk menyempurnakan atau

menyesuaikan alat uji impact dengan bahan yang akan diuji maka perlu adanya

perubahan rancangan seperti yang dilakukan oleh Beny Putranto (2011: 94) yang

mencoba merancang alat uji impact Charpy khusus untuk material komposit

berpenguat serat alam, “hasil pengujian terhadap rancangan alat uji impak

menunjukkna bahwa alat uji telah memenuhi aspek keterulangan dalam pengujian.

Alat uji impak selalu konsisten dalam menguji meskipun dengan ketebalan

spesimen yang berbeda-beda dengan jenis bahan yang sama”.

Gambar 2.6. Kurva Uji Impact

17

2.1.5 Struktur Mikro

Pengujian mikro bertujuan untuk melihat struktur atau susunan logam

secara mikro yang tidak dapat dilihat oleh mata terlanjang melainkan harus

menggunakan alat yaitu mikroskop dengan dipasang lensa pembesar hingga 100

kali lipat. Surdia dan Chijiiwa (2013: 210) menerangkan bahwa.

Dalam pengujian struktur mikro, kualitas bahan ditentukan dengan

mengamati struktur di bawah mikroskop, di samping itu dapat pula

mengamati cacat dan bagian yang tidak teratur. Mikroskop yang digunakan

adalah mikroskop cahaya, tetapi apabila perlu dipergunakan juga mikroskop

elektron untuk mendapat pembesaran yang tinggi. Dalam hal tertentu dipakai

alat khusus yaitu mikroskop pirometri untuk bisa mengamati perubahan-

perubahan yang disebabkan oleh perubahan temperatur, atau juga dipakai alat

penganalisa mikro dengan mana kotoran kecil dalam struktur dapat dianalisa.

Menurut Indreswari Suroso (2015: 8) sesuai kesimpulan yang dapat ditarik

dari sebuah penelitiannya adalah.

a. Hasil pengujian struktur mikro pengecoran lug mengandung 99,9% Al

menunjukkan pada paduan ini aluminium sangat dominan bahkan

mendekati aluminium murni sehingga dalam gambar unsur silikon sangat

kecil.

b. Hasil pengujian struktur mikro bahwa diameter butiran Zn lebih besar

dibandingkan butiran Aluminium.

c. Semakin besar diameter butiran maka kekerasan material semakin rendah

dan bersifat lunak. Semakin kecil diameter butiran maka kekerasan

18

material semakin tinggi dan bersifat getas. Kekerasan coran lug paduan Al

lebih tinggi dibanding lug asli paduan Zn. Hal ini disebabkan diameter

butiran aluminium lebih kecil dibandingkan diameter butiran Zn.

Bentuk struktur mikro dapat dengan mudah diubah-ubah hanya dengan

berbagai perlakuan atau pun penambahan unsur lain. Respati, dkk (2010: 289)

melakukan sebuah uji coba untuk mengetahui perubahan struktur mikro dan didapat

suatu kesimpulan yaitu, “pemberian tekanan langsung pada proses pembekuan pada

pengecoran dapat menghaluskan struktur silikon dan menaikan kekerasan terhadap

pengecoran tuang. Penambahan temperatur cetakan menyebabkan struktur silikon

semakin kasar dan menurunkan rata-rata kekerasan baik pada pengecoran tuang

maupun pengecoran dengan tekanan”.

Gambar 2.7. Butiran Unsur Al dan Si (Indreswari Suroso 2015: 6)

19

Membedakan unsur-unsur yang terkandung dalam paduan aluminium dapat

dilihat pada struktur mikro, butiran besar yang berwarna putih merupakan Al, titik-

titik kecil berwarna hitam yang tersebar merata merupan Si. unsur-unsur yang

terlihat hanya unsur yang dominan atau prosentasenya lebih banyak, jika paduan

Al-Si maka unsur yang terlihat adalah butiran Al, Si, dan gabungan Al-Si, meskipun

dalam komposisi terdapat campuran unsur lain.

2.2 Kajian Penelitian Relevan

Penelitian tentang variasi suhu tuang pada pengecoran aluminium telah

banyak dibuat pada penelitian terdahulu. Adapun penelitian tersebut adalah:

Febrian Deny Moreta (2009), telah melakukan penelitian tentang pengaruh

variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur

mikro logam aluminium proses strip casting. Febrian melakukan penelitian

temperatur tuang dengan variasi 800oC, 750oC, 700oC, 650oC. Menggunakan bahan

penelitian aluminium dari kaleng minuman bekas dengan komposisi paduan

utamanya yaitu magnesium. Hasil dari penelitian tersebut bahwa variasi perubahan

temperature tuang untuk setiap variasi tidak terjadi perubahan yang signifikan baik

dalam bentuk struktur mikro maupun kekerasan.

Budi Harjanto dan Suyitno (2008), melakukan sebuah penelitian yang

berjudul pengaruh temperatur tuang dan temperatur cetakan pada high pressure die

casting (HPDC) berbentuk piston paduan aluminium-silikon. Pada penelitian ini

digunakan variasi suhu tuang sebesar 700oC, 750oC, dan 800oC, sedangkan untuk

suhu cetakan adalah 150oC, 175oC, dan 200oC. Variasi ini akan mempengaruhi

karakteristik dari benda hasil coran. Kekerasan secara umum menurun dengan

20

meningginya suhu tuang dan suhu dies. Didapatkan suhu tuang maksimal adalah

700oC dan suhu cetakan 150oC dengan kekerasan 97,86 VHN.

Hermawan, dkk (2013), telah melakukan suatu penelitian yang berjudul

analisa pengaruh variasi temperatur tuang pada pengecoran squeeze terhadap

struktur mikro dan kekerasan produk sepatu kampas rem dengan bahan aluminium-

silikon daur ulang. Hermawan, dkk, dalam penelitiannya memvariasikan suhu

penuangan cairan logam hasil peleburan dengan suhu 600oC, 700oC, dan 800oC.

Hasil pengujiannya menunjukan bahwa pengecoran squeeze mampu mengurangi

cacat porositas sebesar 30,5%, struktur silikon semakin halus, meningkatkan dan

meratakan distribusi kekerasan Brinell. Penambahan temperatur tuang tidak

signifikan terhadap nilai kekerasan.

Rudi Siswanto (2015), melakukan sebuah penelitian dengan judul analisa

struktur mikro padual Al-19, 6Si-2, 5Cu, 2, 3Zn (scrap) hasil pengecoran

evaporative. Aluminium rongsok dari limbah rumah tangga yang dileburkan di

dapur krusibel pada proses pengecoran evaporative, dan pada penuangan suhu

tuangnya dilakukan variasi yaitu 650oC, 660oC, 670oC, dan 680oC. Hasil

pengamatan struktur mikro dari pengecora tersebut menunjukkan semakin tinggi

temperatur tuang struktur Hypereutectic Si hadir diantara dendrit dari serpihan

pendek tipis menjadi serpihan panjang tebal.

2.3 Kerangka Pikir Penelitian

Pengecoran merupakan salah satu cara yang dilakukan untuk membentuk

suatu bahan sesuai bentuk yang diinginkan dengan melelehkan atau mencairkan

logam dan dituangkan ke dalam cetakan. Peleburan dan penuangan adalah proses

21

yang harus dilewati ketika melakukan pengecoran. Aluminium dapat melebur pada

suhu 6600C ke atas. Peleburan dilakukan dengan suhu di atas 7500C, supaya proses

pembekuan cairan logam lebih lama. Suhu penuangan mempengaruhi kualitas

coran. Penuangan cairan logam dilakukan pada suhu 7500C, 7250C, dan 7000C.

Variasi suhu penuangan dilakukan menurun dari yang besar ke kecil, karena dengan

penuangan diawali suhu yang paling tinggi tidak perlu memanasi kembali cairan

logam ketika akan melakukan penuangan dengan suhu 7250C dan 7000C hanya

menunggu penurunan suhu cairan logam sehingga akan lebih hemat bahan bakar.

Pengukuran suhu sebelum cairan dituangkan ke dalam cetakan dapat dilakukan

menggunakan alat thermokople yang sensornya dapat membaca panas sampai suhu

8000C.

Cairan logam yang telah dituangkan ke dalam cetakan pasir didiamkan

sampai suhu coran tidak melebihi suhu ruangan atau sampai benar-benar menjadi

padat. Hasil coran dari masing-masing variasi suhu penuangan dibuat spesimen

sesuai dengan ketentuan pengujian yang akan dilakukan yaitu uji impact dan uji

struktur mikro. Pengujian impact ada dua metode yaitu Charpy dan Izod. Spesimen

pengujian impact metode Charpy diletakkan mendatar dan kedua ujung spesimen

ditumpu pada suatu landasan. Letak takik (notch) tepat di tengah dengan arah

pemukulan dari belakang takikan. Pengujian struktur mikro menggunakan

mikroskop elektron yang pembesarannya lebih besar dari pada mikroskop cahaya

biasa, struktur mikro dari spesimen yang terlihat difoto dan dijelaskan hasilnya.

Dari hasil pengujian impact dan struktur mikro yang diperoleh dapat ditarik suatu

22

kesimpulan dan diketahui perbedaan kekuatan impact dan struktur mikro tiap

spesimen dengan variasi suhu tuang 7500C, 7250C, dan 7000C.

46

BAB V

PENUTUP

5.1 Simpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan hasil-

hasil penelitian sebagai berikut:

5.1.1 Terdapat perbedaan kekuatan impact pada sepesimen-sepesimen hasil coran

aluminium dengan variasi suhu penuangan, dimana semakin tinggi suhu

penuangan maka kekuatan impact akan semakin besar. Dari variasi suhu

penuangan 750oC, 725oC, dan 700oC yang memiliki kekuatan impact paling

besar adalah sepesimen suhu penuangan 750oC, dan kekuatan impact paling

kecil adalah sepesimen suhu penuangan 700oC.

5.1.2 Perbedaan struktur mikro yang terbentuk dapat dilihat pada ukuran partikel.

Ukuran partikel paling besar terbentuk pada spesimen suhu penuangan

700oC, dan ukuran partikel paling kecil terbentuk pada spesimen suhu

penuangan 750oC. Data tersebut menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu

penuangan maka partikel mikro yang terbentuk akan semakin kecil dan

padat.

5.2 Saran

Setelah melakukan penelitian adapun saran yang diberikan sebagai berikut:

5.2.1 Saat akan melakukan pengukuran suhu cairan yang telah dipindah ke ladel

atau gayung besi sebelum proses penuangan sebaiknya cairan logam yang

47

masih berada di kowi suhunya diturunkan terlebih dahulu agar pengukuran

suhu cairan di ladel tidak terlalu lama yang mengakibatkan permukaan

cairan terkena debu dan mulai mengeras.

5.2.2 Bagi yang ingin melakukan penelitian sejenis sebaiknya variasi suhu

penuangan di atas 750oC dan jarak antar variasi suhu penuangan minimal

50oC karena kekuatan impact yang dihasilkan lebih besar dan perbedaan

kekuatan impact tidak terlalu sedikit.

5.2.3 Penggunaan cetakan yang bagus, jika dari pasir pilih yang lebih halus untuk

mengurangi cacat coran porositas yang akan mempengaruhi kualitas coran.

DAFTAR PUSTAKA

48

Anzip, A. dan Suhariyanto. 2006. Peningkatan Sifat Mekanik Paduan Aluminium

A356.2 dengan Penambahan Manganese (Mn) dan Perlakuan Panas T6.

Jurnal Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Kristen Petra,

Vol. 8, No. 2, Oktober 2006: 64 – 68.

Beumer, B.J.M. 1972. Ilmu Bahan Logam Jilid II. Translated by Anwir, B.S. 1979.

Jakarta: Bhratara Karya Aksara.

Beumer, B.J.M. 1971. Pengetahuan Bahan Jilid III. Translated by Anwir, B.S.

1980. Jakarta: Bhratara Karya Aksara.

Hadi, S. 2016. Teknologi Bahan. Yogyakarta: Andi.

Handoyo, Y. 2016. Perancangan Alat Uji Impak Metode Charpy Kapasitas 100

Joule. Jurnal Imiah Teknik Mesin, Vol. 1, No. 2, Agustus 2013: 45-53.

Harjanto, B. dan Suyitno. 2008. Pengaruh Temperatur Tuang dan Temperatur

Cetakan pada High Pressure Die Casting (HPDC) Berbentuk Piston Paduan

Aluminium-Silikon. Seminar Nasional Aplikasi Sains dan Teknologi, 86-

90.

Hermawan, P. S. Purwanto, H. dan Respati, S. M. B. 2013. Analisa Pengaruh

Variasi Temperatur Tuang pada Pengecoran Squeeze Terhadap Struktur

Mikro dan Kekerasan Produk Sepatu Kampas Rem dengan Bahan

Aluminium (Al) Silikon (Si) Daur Ulang. Momentum, Vol. 9, No. 2,

Oktober 2013: 10-15.

Hima Teknik Pengelasan. (2015). Impact Test. (online), (www.hima-

tl.ppns.ac.id/?p=667) diakses pada 1 Maret 2017.

Logam Ceper. (2014). Aluminium dalam Pengecoran Logam. (online),

(https://logamceper.com/aluminium-dalam-pengecoran-logam/) diakses

pada 22 Agustus 2017

Moreta, F. D. 2009. Pengaruh Variasi Temperatur Tuang dan Tebal Celah Antar

Roll Terhadap Kekerasan dan Struktur Mikro Logam Aluminium Proses

Strip Casting. Skripsi, Universitas Sebelas Maret.

Pratomo, S. B. Doloksaribu, M. dan Afrilinda, E. 2014. Pemanfaatan Pasir Zirkon

Lokal untuk Cetakan Keramik pada Proses Pengecoran Presisi. Jurnal Riset Industri (Journal of Industrial Research), Vol. 8 No. 11, 4/4: 33-41.

Putranto, B. 2011. Perancangan Alat Uji Impak Charpy untuk Material Komposit

Berpenguat Serat Alam (Natural Fiber). Skripsi, Universitas Sebelas Maret.

Raharjo, S. Abdillah, F. dan Wanto, Y. 2011. Analisa Pengaruh Pengecoran Ulang

Terhadap Sifat Mekanik Paduan Aluminium ADC 12. Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi, 106-111.

Respati, S. M. B. Purwanto, H. dan Mauluddin, M. S. 2010. Pengaruh Tekanan dan

Temperatur Cetakan Terhadap Struktur Mikro dan Kekerasan Hasil

49

Pengecoran pada Material Aluminium Daur Ulang. Prosiding Seminar Nasional Unimus, 284-289.

Rusnoto. 2013. Studi Kekuatan Impak pada Pengecoran Paduan Al-Si (Piston

Bekas) dengan Penambahan Unsur Mg. Jurnal Foundry Vol. 3 No. 2

Oktober 2013: 24-28.

Siswanto, R. 2015. Analisis Struktur Mikro Paduan Al-19,6Si-2,5Cu,2,3Zn (Scrap)

Hasil Pengecoran Evaporative. Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV), 7-8/10.

Suharnadi, B. dan Santoso, N. 2015. Variasi Penambahan Fluk untuk Mengurangi

Cacat Lubang Jarum dan Peningkatan Kekuatan Mekanik. Jurnal Material Teknologi Proses, Vol. 1, No. 1: 13-17.

Suhariyanto, et al. 2015. Perbaikan Sifat Mekanik Paduan Aluminium A3456.0

dengan Cara Menambah Cu dan Perlakuan Panas T5. Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan III, 25-34.

Sumpena. 2016. Pengaruh Variasi Dimensi Saluran Tuang Terhadap Fluiditas,

Porositas dan Kekerasan Pengecoran dengan Bahan Baku Aluminium

Bekas. Politeknosains, Vol. XV, No. 1, Maret 2016: 24-31.

Surdia, T. dan Chijiiwa, K. 2013. Teknologi Pengecoran Logam. Jakarta Timur:

Balai Pustaka.

Surdia, T. dan Saito, S. 1999. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: Pradnya

Paramita.

Suroso, I. 2015. Analisis Struktur Mikro Coran Pengencang Membran pada Alat

Musik Drum Paduan Aluminium dengan Cetakan Logam. Jurnal Teknika STTKD, Vol. 2, No. 1, Juli 2015: 1-8.

Suyanto. 2015. Analisa Ketangguhan Komposit Aluminium Berpenguat Serbuk

SiC. Jurnal SIMETRIS, Vol 6 No 1 April 2015: 77-82.

Wijaya, M. T. Zubaidi dan Wijoyo. 2017. Pengaruh Variasi Temperatur Tuang

Terhadap Ketangguhan Impak dan Struktur Mikro pada Pengecoran

Aluminium. Jurnal SIMETRIS, Vol 8 No 1 April 2017: 219-224.