PROPOSAL SKRIPSI

PENGARUH TEKANAN DAN KETEBALAN RONGGACETAKAN TERHADAP MEKANISME PEMBEKUAN PADAPROSES HPDC (HIGH PRESSURE DIE CASTING) UNTUK

MATERIAL Al-Si

Oleh :

Renhard Niptro GNIM : 1007113735

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN S1FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS RIAU

2014

i

HALAMAN PENGESAHAN

Proposal Skripsi dengan judul :“Pengaruh Tekanan Dan Ketebalan Rongga Cetakan Terhadap

Mekanisme Pembekuan Pada Proses HPDC (High Pressure Die Casting)Untuk Material ADC 12”

yang dipersiapkan dan disusun oleh :Renhard Niptro G

1007113735Program Studi Teknik Mesin S1, Fakultas Teknik Universitas Riau,

Telah diseminarkan di hadapan Tim Pembanding pada tanggal 9 Juni 2014.

SUSUNAN TIM PEMBANDING

NAMA/NIP PARAFNama jelas dan gelarNIP.Nama jelasdan gelarNIP.

Menyetujui,

Pembimbing Utama PembimbingPembanding,

Nama jelas dan gelar Nama jelas dan gelarNIP. NIP.

Mengetahui,Program Studi Teknik Mesin S1

Ketua,

Nama jelas dan gelarNIP.

ii

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN........................................................................................ i

DAFTAR ISI.................................................................................................................ii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... iv

DAFTAR TABEL......................................................................................................... v

1. Judul Penelitian ......................................................................................................... 1

2. Latar Belakang .......................................................................................................... 1

3. Rumusan Masalah ..................................................................................................... 2

4. Tujuan Penelitian ...................................................................................................... 2

5. Batasan Masalah........................................................................................................ 2

6. Tinjauan Pustaka ....................................................................................................... 3

6.1 HPDC (High Pressure Of Die Casting) .............................................................. 3

6.2 Pembekuan Logam .............................................................................................. 6

6.3 Tingkat Pemadatan .............................................................................................. 9

6.4 Aluminium (Al) ................................................................................................. 11

6.5 Struktur Mikro ................................................................................................... 13

6.6 Dasar-Dasar Dalam Senyawa Logam................................................................ 17

6.7 Pengaruh Tekanan Injeksi terhadap Porositas ................................................... 17

6.8 Sifat Mekanik Dengan Memvariasikan Tekanan .............................................. 18

7. Metodologi Penelitian ............................................................................................. 20

7.1 Penelusuran Literatur ........................................................................................ 21

7.2 Pengumpulan Bahan.......................................................................................... 21

7.3 Pembuatan Cetakan ........................................................................................... 21

7.4 Pengujian Komposisi......................................................................................... 23

7.5 Peleburan Material ............................................................................................ 23

7.6 Penuangan Logam Cair ..................................................................................... 24

7.7 Penekanan pada tekanan 3 MPa, 5 MPa, dan 7 MPa ........................................ 25

iii

7.8 Pelepasan dari cetakan....................................................................................... 25

7.9 Pengamatan struktur mikro benda cor ............................................................... 25

7.10 Metode Penelitian............................................................................................ 26

7.11 Teknik pengumpulan data ............................................................................... 26

8. Jadwal Kegiatan ...................................................................................................... 27

9. Biaya Kegiatan ........................................................................................................ 28

10. Daftar Pustaka ....................................................................................................... 29

11. Lampiran ............................................................................................................... 30

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Skema mesin pengecoran HPDC; a) Cold Chamber, b) Hot Chamber..... 4

Gambar 2. Model pergerakan logam cair di dalam saluran injeksi (Bar-Meirs, 2000)4

Gambar 3. Siklus Injeksi Pada Tekanan Die Casting.................................................. 5

Gambar 4. Proses pembekuan logam cair ................................................................... 7

Gambar 5. Pembekuan logam coran dalam cetakan.................................................... 7

Gambar 6. Ilustrasi skematis dari pembekuan logam.................................................. 8

Gambar 7. Tingkat Pemadatan .................................................................................. 10

Gambar 8. Tingkat Pemadatan Secara Pendek.......................................................... 10

Gambar 9. Tingkat Pemadatan Secara Panjang......................................................... 10

Gambar 10. Diagram Fasa Al-Si ............................................................................... 12

Gambar 11. Struktur Mikro Aluminium.................................................................... 15

Gambar 12. Struktur Mikro Paduan Al-Si................................................................ 15

Gambar 13. Struktur Mikro Paduan Al-Si-Mg......................................................... 16

Gambar 14. Diagram Metode Penelitian ................................................................... 20

Gambar 15. Skema Cetakan HPDC........................................................................... 22

Gambar 16. Mesin HPDC.......................................................................................... 23

Gambar 17. Skema Peleburan ................................................................................... 24

Gambar 18. Penuangan Logam Cair (Jurnal Pengaruh Tekanan Pada Proses HPDC

Terhadap Kekerasan Dengan Material ADC 12 Oleh Sri Harmanto, A.P. Bayuseno,

Sri Nugroho) ............................................................................................................... 24

Gambar 19. Pengamatan Struktur Mikro................................................................... 26

v

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Pedoman angka untuk pengecoran bertekanan. ............................................. 3

Tabel 2. Kelebihan dan kekurangan proses HPDC ...................................................... 6

Tabel 3. Pengaruh Tekanan Terhadap Porositas ........................................................ 18

Tabel 4. Pengaruh Tekanan Terhadap Kekerasan ...................................................... 19

Tabel 5. Komposisi ADC 12 ...................................................................................... 23

1

1. Judul Penelitian

Pengaruh Tekanan Dan Ketebalan Rongga Cetakan Terhadap Mekanisme

Pembekuan Pada Proses HPDC (High Pressure Die Casting) Untuk Material

ADC 12

2. Latar Belakang

Pengunaan Aluminium dan logam paduan Aluminium didunia industri terus

berkembang dan di era modernisasi yang terjadi saat ini, menuntut manusia untuk

melaksanakan rekayasa guna memenuhi kebutuhan yang semakin kompleks, tak

terkecuali dalam hal teknologi yang berperan penting dalam kelangsungan hidup

manusia seperti dalam hal rekayasa dan proses perlakuan pada logam yang

mempunyai pengaruh fital karena merupakan elemen dasar untuk membuat sesuatu

yang berguna dalam bidang kontruksi bangunan khususnya.

Struktur logam yang terjadi pada pemadatan merupakan suatu proses transisi

fase dari fase cair ke fase padat yang berlangsung secara diskontinu. Ketika cairan

logam mulai membeku, struktur butir kristal yang terjadi pada umumnya tidak

seragam. Tingkat ketidak seragaman tersebut akan bergantung pada gradien

temperatur likuidus-solidus, laju pemindahan kalor, geometri cetakan dan faktor

pengiring lainnya. Pada saat cairan bersentuhan dengan dinding cetakan, cairan akan

mengalami pendinginan dan kristalisasi. Laju pendinginan yang tinggi tersebut

menyebabkan nukleasi kristal-kristal lebih efektif dibanding dengan pertumbuhannya

masing-masing. Dengan menurunnya, temperatur dan laju pendinginan akibat

perbedaan suhu antara cairan dan dinding cetakan yang semakin mengecil.

Pertumbuhan kristal-kristal akan semakin efektif dibanding dengan pertumbuhan inti-

inti kristal baru.

Proses perlakuan ini dapat di artikan sebagai suatu metode untuk membuat

suatu material menjadi suatu produk yang siap pakai yang didukung data-data

empiris. Metode tersebut dapat dijabarkan melalui proses pembuatan untuk

2

mendapatkan data-data seperti sifat-sifat material (kimia, fisika, mekanik, dan

teknologi).

3. Rumusan Masalah

Mengetahui mekanisme pembekuan pada proses pengecoran HPDC (High

Pressure Die Casting) untuk material ADC 12 pada tekanan dan ketebalan rongga

cetakan yang berbeda.

4. Tujuan Penelitian

1. Mengetahui pola pembekuan terhadap pengaruh variasi tekanan pada proses

HPDC (High Pressure Die Casting) untuk material ADC 12.

2. Mengetahui pola pembekuan terhadap variasi ketebalan rongga cetakan pada

proses HPDC (High Pressure Die Casting) untuk material ADC 12.

3. Mengetahui pola pembekuan yang dominan terjadi pada proses HPDC (High

Pressure Die Casting) untuk material ADC 12.

5. Batasan Masalah

1. Material benda uji adalah ADC 12.

2. Variabel tekanan yang akan di uji 3 MPa, 5 MPa, dan 7 MPa dengan

temperature tuang 750˚C (Jurnal Pengaruh Tekanan Pada Proses HPDC

Terhadap Kekerasan Dengan Material ADC 12 Oleh Sri Harmanto, A.P.

Bayuseno, Sri Nugroho Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri

Semarang)

3. Variabel ketebalan rongga cetakan pengecoran 4 mm, 8 mm, dan 12 mm.

(Jurnal Pengaruh Tebal Coran Pada Proses HPDC Terhadap Porositas

Dengan Material ADC 12 Oleh Sri Harmanto)

4. Eksprimen difokuskan pada proses pengecoran dengan HPDC (High Pressure

Die Casting).

3

6. Tinjauan Pustaka

6.1 HPDC (High Pressure Of Die Casting)

Pengecoran logam merupakan proses yang melibatkan pencairan logam,

membuat cetakan, menuang, membongkar dan membersihkan logam. Dalam

mencairkan logam dapat digunakan berbagai macam tanur seperti kupola atau

tanur induksi frekuensi rendah dipergunakan untuk besi cor, tanur busur listrik

atau tanur induksi busur tinggi dipergunakan untuk baja cor dan tanur kurs untuk

paduan tembagaatau paduan coran ringan, karena tanur –tanur ini dapat

menghasilkan logam yang baik dan sangat ekonomis untuk pengecoran logam –

logam tersebut.

Teknik Pengecoran HPDC ini dilakukan dengan menginjeksikan logam

cair dengan tekanan kedalam cetakan logam. Prinsip HPDC adalah mendorong

logam cair pada shot tube kedalam cetakan dengan tekanan, tekanan ini dapat

mencapai 100 MPa. Tabel 1 menunjukkan tekanan yang digunakan untuk

beberapa jenis material yang digunakan.

Tabel 1. Pedoman angka untuk pengecoran bertekanan.

Proses pengecoran yang paling umum digunakan untuk mengerjakan suatu

prose penginjeksian adalah dengan menggunakan pengecoran HPDC (High

Pressure Die Casting) yaitu, menggunakan desain mesin Cold Chamber dan Hot

Chamber seperti pada Gambar 2.

4

a) b)

Gambar 1. Skema mesin pengecoran HPDC; a) Cold Chamber, b) Hot Chamber

Bagaimanapun metode pengecoran ini secara optimal yang dikendalikan

dngan cara model injeksi. Pada zaman dulu, pengecoran HPDC menggunakan

pemukulan injeksi. Prinsip injeksi dapat digunakan untuk mengisi stiap rongga

cetakan dalam deretan langkah-langkah, dapat dilihat sebagai contoh pada Gambar

2.

a) b)

Gambar 2. Model pergerakan logam cair di dalam saluran injeksi (Bar-Meirs, 2000)

5

Gambar 3. Siklus Injeksi Pada Tekanan Die Casting

Langkah 1– pengeluaran udara dari shot sleeve

Langkah 2– Logam di injeksikan ke dalam Die

Langkah 3– Penekanan selama proses pembekuan

Langkah 4– pengeluaran cetakan

Kelebihan dan kekurangan HPDC

Konvensional die casting merupakan proses yang efisien dan

ekonomis dengan penggunaan yang optimal produknya dapat menggantikan

komponen sejenis yang diproduksi dengan berbagai proses manufaktur.

Penggabungan cetakan menjadi satu mengurangi biaya dan upah buruh.

Proses ini akan menguntungkan jika jumlah komponen yang dicor melebihi

5000 hingga 10000. Umur cetakan HPDC bervariasi dari 8000 kali

pengecoran untuk perunggu dan 800.000 kali pengecoran untuk paduan zinc.

Berikut keuntungan dan kerugian metoda ini (Jorstad, 2003):

6

Tabel 2. Kelebihan dan kekurangan proses HPDC

Keuntungan Kekurangan

Proses sangat cepat,

Dapat membuat komponen sangat

tipis dan rumit

Tingkat presisi tinggi dibandingkan

dengan proses konvensional

Hanya memerlukan sedikit

pengerjaan untuk finishing

Part inset dapat digunakan pada

awal proses contoh bearing dan baut

Biaya bengkel sangat mahal karena

penggunaan tekanan tinggi dan

thermal fatigue tinggi

Proses pengisian sangat cepat

mengakibatkan aliran turbulen yang

dapat menyerap gas dalam jumlah

besar

Komponen dengan menggunakan

inti biasanya sangat sulit untuk

dicor.

Hanya dapat mengecor logam

dengan titik lebur rendah.

6.2 Pembekuan Logam

Proses pembekuan logam dimulai dari bagian yang bersentuhan dengan

cetakan, saat panas dari logam cair diserap oleh cetakan sehingga logam

mendingin hingga mencapai titik beku kemudian muncul inti-inti kristal. Bagian

dalam coran mendingin lebih lambat daripada bagian luar, sehingga kristal-kristal

tumbuh dari inti asal mengarah bagian dalam coran dan terbentuklah struktur

kolom.

Struktur ini muncul dengan jelas apabila gradien temperatur yang besar

terjadi pada permukaan coran besar. Akibat adanya perbedaan kecepatan

pembekuan, terbentuklah arah pembekuan yang disebut dendritik. Proses

pembekuan logam cair diilustrasikan sebagaimana pada gambar berikut :

7

Gambar 4. Proses pembekuan logam cair

Gambar 5. Pembekuan logam coran dalam cetakan

Permukaan logam hasil coran yang halus merupakan efek dari logam yang

mempunyai daerah beku yang sempit, sedangkan permukaan logam hasil cor yang

kasar merupakan efek dari logam yang mempunyai daerah beku yang lebar.

Cetakan logam akan menghasilkan hasil coran dengan permukaan yang lebih halus

dibandingkan dengan cetakan pasir.

Apabila cairan logam murni perlahan-lahan didinginkan, maka terjadi

pembekuan pada temperatur yang konstan. Temperatur ini disebut titik beku,yang

khusus bagi logam. Aluminium mempunyai titik cair 6600C (Suprayitno, 2009).

8

Pembekuan logam cair, pada awalnya terbentuk inti-inti kristal, kemudian

kristal-kristal terbentuk di sekeliling inti tersebut dan inti lain yang baru terbentuk

pada saat yang sama. Akhirnya seluruhnya ditutupi oleh butiran kristal sampai

logam cair habis dituang. Hal ini mengakibatkan bahwa seluruh logam menjadi

susunan kelompok-kelompok butiran kristal dan batasan-batasan yang terjadi

diantaranya, disebut sebagai batas butir.

Pada saat kristal yang bertemu dengan kristal lainnya yang telah terbentuk,

terbentuknya kedua kristal tersebut terhenti dan permukaan singgungnya disebut

batas butir.

Gambar 6 Ilustrasi skematis dari pembekuan logam

Keterangan:

1. Keadaan cair.

2. Inti baru terbentuk.

3. Kristal terbentuk pada sekeliling inti.

4. Kristal menyentuh bagian yang disampingnya untuk menghentikan

pertumbuhannya.

5. Pembekuan secara merata hingga membentuk pembekuan.

Besar butiran tergantung pada laju pendinginan dan pada proses pengerjaan

panas atau pengerjaan dingin sewaktu logam dibentuk. Logam dengan butiran

yang halus umumnya memiliki kekuatan dan keuletan yang lebih baik

dibandingkan dengan logam yang butirannya lebih besar. Logam dengan butiran

yang kasar lebih mudah pemesinannya dan lebih mudah dikeraskan melalui

perlakuan panas dan memiliki daya hantar listrik yang lebih baik. Logam berbutir

9

kasar akan mengeras secara merata, sedangkan yang berbutir halus tidak mudah

retak sewaktu dicelup (pendinginan secara tiba-tiba).

Ada dua macam pembekuan pada logam cair yaitu :

1. Pembekuan Paduan

Apabila logam yang terdiri dari dua unsur atau lebih didinginkan dari

keadaan cair, maka butir-butir kristalnya akan berbeda dengan butir-butir kristal

logam murni. Dalam ilmu logam struktur yang sama disebut fasa. Oleh karena itu

paduan adalah susunan dari beberapa fasa larutan padat, senyawa antara logam dan

logam murni.

2. Pembekuan Coran

Pembekuan coran dimulai dari bagian logam yang bersentuhan dengan

cetakan, yaitu ketika panas dari logam cair diambil oleh cetakan sehingga bagian

logam yang bersentuhan dengan cetakan yang mendingin sampai titik beku, dan

kemudian inti-inti kristal terbentuk. Bagian dalam dari coran akan mengalami

pendinginan lebih lambat dibandingkan dengan bagian bagian luar, sehingga

kristal dari inti mengarah kebagian dalam coran dan butir-butir kristal tersebut

berbentuk panjang seperti kolom. Bagian tengah coran mempunyai gradien

temperatur yang kecil sehingga susunan butir-butir kristal dengan bentuk

sembarang (tidak beraturan).

Cetakan logam dapat menyebabkan permukaan logam menjadi halus dan

cetakan pasir menyebabkan permukaan menjadi kasar. Dalam suatu daerah beku

kristal-kristal dendrit yang berbentuk lebar terbentuk dari inti-inti dan akhirnya

pembekuan berakhir pada keadaan dendrit-dendrit tersebut membeku (Sudjana,

2008).

6.3 Tingkat Pemadatan

Bagian yang penting dari tingkat pemadatan, perlu diketahui bahwa waktu

(t) untuk logam dipadatkan untuk mencapai ketebalan x dalam cetakan pasir, di

10

mana tingkat kehilangan panas dari pengecoran dikendalikan oleh konduktivitas

cetakan, diberikan oleh hukum ketebalan yang berbentuk parabolik:

Gambar 7 Tingkat Pemadatan

Ada 2 model tingkat pemadatan yaitu:

1. Pembekuan Pendek

Gambar 8 Tingkat Pemadatan Secara Pendek

2. Pembekuan Panjang

Gambar 9 Tingkat Pemadatan Secara Panjang

Keterangan:

t = waktu

k = konstanta

x = ketebalan

s = solid

11

Pengaruh unsur paduan selama pemadatan.

Perubahan struktur selama pendinginan hingga temperatur ruangan serta

struktur yang dihasilkannya.

6.4 Aluminium (Al)Bentuk fisik aluminium biasnya adalah aluminium berwarna putih,

mengkilat, dan lunak. Aluminium mempunyai beberapa sifat-sifat karakteristik

fisis antara lain merniliki massa jenis sekitar 2,7 kg/m³, penghantar panas yang

baik (konduktor panas), penghantar listrik yang baik (konduktor listrik), tahan

terhadap korosi, dan susunan atom face centered cubic (FCC), karakteristiknya

ringan, lunak, mudah dideformasi dan temperatur lelehnya rendah yaitu dengan

temperatur 660⁰C maka akan mencair. Penggunaan paduan aluminium-silikon

dalam pengecoran sangat banyak digunakan karena fluiditas tinggi, mampu cor

baik, densitas rendah dan properti mekanik mudah dikontrol. Penambahan

aluminium dengan silikon hingga 11% disebut hypoeutectic, 11-13% disebut

eutektik, dan di atas 13% disebut hypereutectic. Paduan lain yang sering

ditambahkan seperti Fe, Cu, Mg, Ni, Zn bertujuan untuk mendapatkan hasil

pengecoran atau properti mekanik yang optimum.

Pada saat solidifikasi Al-Si hipoeutektik 7% Si didinginkan dari fasa cair

pada suhu Ts akan terbentuk struktur dendrit yang ukurannya kecil saat mencapai

suhu T1. Perbedaan temperatur antara Ts-T disebut temperatur superheat.

Solidifikasi tidak terjadi pada temperatur tunggal T1 saja melainkan akan

membeku sempurna setelah melewati temperatur eutectic (Te). Pada saat

temperatur liquidus (T1), dendrit tumbuh dan mengalami pengintian yang lebih

banyak hingga mencapai temperatur eutektik (Te).

12

Aluminium Paduan Al-Si

Paduan Al-Si merupakan material yang memiliki sifat mampu cor yang

baik, dapat diproses dengan permesinan, dan dapat dilas. Paduan Al-Si cocok

digunakan pada pengecoran HPDC (High Pressure Die Casting). Diagram fasa

paduan Al-Si ditunjukkan pada Gambar 2.4 dimana diagram fasa ini digunakan

sebagai pedoman umum untuk menganalisa perubahan fasa pada proses

pengecoran Al-Si.

Gambar 10. Diagram Fasa Al-Si

Jenis paduan Al-Si menurut kandungan silicon sesuai diagram fasa Al-Si

terdiri dari 3 macam, yaitu:

a. Hypoeutectic

Padual Al-Si disebut Hypoeutectic yaitu apabila pada paduan tersebut

terdapat kandungan silikon <11.7% dimana struktur akhir yang terbentuk pada

fasa ini adalah struktur ferrite (alpha) yang kaya akan aluminium dengan struktur

eutektik sebagai tambahan.

13

b. Eutectic

Paduan Al-Si disebut Eutectic yaitu apabila pada paduan tersebut terdapat

kandungan silikon sekitar 11.7% sampai 12.2%. Pada komposisi ini paduan Al-Si

dapat membeku secara langsung (dari fasa cair ke fasa padat).

c. Hypereutectic

Paduan Al-Si disebut Hypereutectic yaitu apabila pada paduan tersebut

terdapat kandungan silikon lebih dari 12.2% sehingga kaya akan kandungan

silicon dengan fasa eutektik sebagai fasa tambahan. Dengan adanya struktur

Kristal silicon primer pada daerah ini mengakibatkan karakteristik sebagai

berikut:

1. Ketahanan aus paduan meningkat.

2. Ekspansi termal rendah.

3. Memiliki ketahanan retak panas yang baik.

Karateristik ADC 12

ADC 12 paduan aluminium dan Silikon 12% digunakan sebagai bahan

untuk membuat sepatu rem. ADC 12 memiliki keunggulan sebagai berikut:

1. Memiliki berat yang relati ringan.

2. Tahan terhadap korosi.

3. Konduktivitas termal tinggi.

4. Lunak tapi kuat sehingga apabila kampas rem habis, sepatu rem tidak

merusak drum.

5. Ulet sehingga jarang ditemuan retakan.

6.5 Struktur Mikro

Hubungan antara struktur mikro dengan sifat mekanik logam dipengaruhi

oleh kuantitas fasa, ukuran fasa dan pengaruh bentuk fasa. Paduan Al-Si memiliki

kombinasi karakteristik yang baik antara lain castability, ketahanan korosi yang

14

baik (good corossion resistance), ketahanan aus (wear resistance), dan mampu

mesin yang baik (machinability). Sifat mekanik pada dasarnya dikontrol oleh

struktur mikro dari logam coran tersebut.

Oleh karena itu, untuk mendapatkan suatu komposisi dari aluminium cor

sangat dimungkinkan dengan mengoptimasi ukuran butir, struktur eutektik, ukuran

sel, serta ukuran dan distribusi dari fasa intermetalik sehingga didapatkan sifat

mekanik yang diinginkan. Penurunan kekuatan tarik yang kecil terjadi pada

aluminium A356 dengan meningkatnya ukuran butir. Semakin besar ukuran butir,

nilai kekerasannya semakin menurun.

Sifat mekanik aluminium juga dipengaruhi oleh ukuran sel dendrit

(dendrite cell size). Tegangan tarik ultimate dan nilai elongasi mengalami

penurunan dengan meningkatnya ukuran sel dendrit. Struktur eutektik dan ukuran

sel pada aluminium paduan terdapat dendrite fibers, yang dapat ditingkatkan sifat

mekaniknya melalui perlakuan panas.

Struktur Mikro Aluminium

Aluminium merupakan logam ringan mempunyai ketahanan korosi yang

baik dan antaran listrik yang baik. Dengan penambahan unsur Mg, Cu, Si, Mn, Zn

dan Ni secara satu persatu atau bersamaaan akan meningkatkan sifat mekanik,

ketahanan korosi, ketahanan aus dan koefisien pemuaian rendah. Kandungan

aluminium yang terdapat di alam berupa senyawa bauksit (Al2O3.2H2O) dan

kaofin (AL3O32SiO22H2O). Biji aluminium tersebut masih mengandung

pengotor SiO2 (bersifat asam), FeO2(basa), CaCO3 dan TiO8 sehingga harus

dimurnikan dengan zat kimia asam atau basa untuk mendapatkan aluminium

murni.

15

Gambar 11. Struktur Mikro Aluminium

Struktur Mikro Paduan Al-Si

Al-Si merupakan jenis dari paduan aluminium, Aluminium-Silicon

mempunyai sifat mudah dituang/dicor dan tahan terhadap korosi. Penguatan Al-Si

dilakukan dengan cara menambah sejumlah kecil unsur lain, seperti Cu, Mg, atau

Fe. Semakin tinggi kandungan besi maka Al-Si akan semakin getas. Bentuk

struktur mikro Al-Si ditunjukkan pada Gambar 13

Gambar 12. Struktur Mikro Paduan Al-Si

Al-Si mempunyai karakteristik ringan, specific-strength yang baik,

konduktivitas termal yang baik, machineability yang baik dan tahan terhdap

korosi. Paduan Al-Si kompleks biasa digunakan untuk pengecoran part komersial

16

serta digunakan dalam industri otomotif, aerospace, transportasi dan pertahanan.

Hypereutectic Al-Si biasa digunakan untuk membuat piston mesin 2 tak dengan

ukuran kecil. Hypereutectic adalah daerah atau zona diatas temperature eutectic

atau titik cair besi, sedangkan hypoeutectic adalah daerah di bawah temperatur

eutectic.

Struktur Mikro Paduan Al-Si-Mg

Paduan Al-Mg-Si mempunyai kekuatan yang kurang baik sebagai sebagai

bahan tempaan dibandingkan paduan-paduan yang lain. Tetapi kelebihan dari

paduan ini yaitu; sangat liat, mampu dibentuk dengan penempaan pada temperatur

biasa, mempunyai kemampuan bentuk yang lebih baik melalui ekstrusi dan tahan

korosi. Bentuk struktur mikro Al-Si-Mg ditunjukkan pada Gambar 13.

Gambar 13. Struktur Mikro Paduan Al-Si-Mg

17

6.6 Dasar-Dasar Dalam Senyawa Logam

Pemilihan dan penentuan macam-macam unsur yang akan digunakan

sebagai unsur paduan dianalisis sesuai dengan kebutuhan sifat bahan yang

diinginkan serta kemungkinan terjadinya larutan berbagai unsur tersebut baik

dalam senyawa kimia atau pun dalam bentuk campuran, dimana proses

pencampurannya dilakukan dalam keadaan terurai (cair), sehingga menghasilkan

larutan unsur paduan yang homogen. Pemilihan bahan paduan yang tidak tepat

dari suatu unsur paduan baik jenis maupun jumlahnya, walaupun terjadi larutan,

unsur tersebut akan larut dalam keadaan bebas dalam bentuk partikel partikel

hingga pembekuan pada temperatur ruangan.

Jika partikel dari unsur-unsur ini memiliki persentase jumlah yang relatif

besar maka akan mereduksi atau mempengaruhi sifat akhir dari bahan paduan

yang kita kehendaki. Walaupun pada kondisi tertentu keadaan partikel bebas ini

juga diperlukan apabila dikehendaki sifat free cutting dari bahan tersebut, seperti

lead dan brass ke dalam baja paduan, tellurium ke dalam paduan tembaga.

Senyawa unsur-unsur dalam paduan logam juga dipengaruhi oleh proses

pendinginan yang mengakibatkan pembekuan dari paduan ini. Namun yang perlu

diperhatikan dalam pemilihan unsur sebagai bahan paduan antara lain (Sudjana,

2008)

6.7 Pengaruh Tekanan Injeksi terhadap Porositas

Pengecoran HPDC adalah proses pengecoran dengan cara menginjeksikan

logam cair ke dalam cetakan dan memberikan tekanan selama pembekuan dalam

ruang tertutup (Masnur, 2008). Besarnya tekanan dalam pengecoran akan

berpengaruh terhadap porositas. Semakin tinggi tekanan yang diberikan akan

menghasilkan porositas semakin rendah. Pengaruh tekanan injeksi terhadap

porositas dapat dilihat seperti pada Tabel 2 di bawah ini.

18

Tabel 3. Pengaruh Tekanan Terhadap Porositas

Tekanan akan mendorong keluar gas dalam cairan dan udara yang terdapat

pada celah antara dinding cetakan dengan cairan logam (Ghomashchi, M.R.,1998).

Volume gas di dalam coran berbanding terbalik dengan tekanan, di mana semakin

tinggi tekanan, volume gas semakin kecil, dan porositas gas semakin rendah (John

Champbell, 2003). Jika penyusutan selama pembekuan tidak diimbangi dengan

kecepatan pengisian cairan logam (feeding), maka akan timbul porositas

penyusutan. Semakin tinggi tekanan, semakin tinggi feeding, coran semakin padat

(soundness), dan porositas penyusutan semakin rendah (Elfendri, 2009).

6.8 Sifat Mekanik Dengan Memvariasikan Tekanan

Varisasi Tekanan Terhadap Kekerasan

Dari hasil pengujian kekerasan yang dilakukan oleh (Jurnal

Pengaruh Tekanan Pada Proses HPDC Terhadap Kekerasan Dengan

Material ADC 12 Oleh Sri Harmanto, A.P. Bayuseno, Sri Nugroho

Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang) bawah ini.

19

Tabel 4. Pengaruh Tekanan Terhadap Kekerasan

Dari Tabel 4 dapat dilihat bahwa semakin tinggi tekanan,

kekerasannya juga semakin tinggi. Peningkatan tekanan menyebabkan

peningkatan undercooling thermal sehingga jumlah inti yang terbentuk

juga lebih banyak. Peningkatan koefisien heat transfer juga meningkatkan

heat flux pada interface logam cair dan dinding cetakan sehingga

meningkatkan laju pembekuan (Masnur, 2008). Jumlah inti yang lebih

banyak menyebabkan butiran semakin halus, sehingga kekerasannya

semakin tinggi juga.

20

7. Metodologi Penelitian

STUDI LITERATUR Metode Pengujian

HPDC (High PressureDie Casting)

Struktur Mikro.

Pengumpulan Bahan

Pembuatan Cetakan

Uji Komposisi

Peleburan Material

Penuangan Logam cair

Penekanan Pada Tekanan3 MPa, 5 Mpa dan 7 MPa

Pelepasan dari Cetakan

Pengamatan StrukturMikro Benda Cor

Hasil dan Analisa

Selesai

Mulai

Kesimpulan

Gambar 14. Diagram Metode Penelitian

21

Penelitian ini akan dilakukan dalam beberapa tahap yaitu: penelusuran

literatur, pengumpulan bahan, pembuatan cetakan, uji komposisi, peleburan

material, penuangan logam, penekanan pada tekanan 3 MPa, 5 MPa, dan 7 MPa,

pelepasan dari cetakan, pengamatan struktur mikro benda cor, hasil dan analisa,

dan kesimpulan dapat diuraikan sebagai berikut:

7.1 Penelusuran Literatur

Penelusuran literatur meliputi : pencarian bahan tentang cara pengujian

dengan pengecoran HPDC (High Pressure Die Casting), bahan mengenai struktur

mikro dari ADC 12 dan berdiskusi dengan pembimbing yang dilaksanakan di

Universitas Riau.

7.2 Pengumpulan Bahan

Bahan yang dikumpulkan adalah jenis material ADC 12 sekitar sebanyak

20 Kg.

7.3 Pembuatan Cetakan

Pembuatan cetakan dengan menggunakan mesin HPDC yang digunakan

untuk mengepres ADC 12 masuk ke dalam cetakan. Alat pres ini menggunakan

sistem dongkrak hidrolis dengan kemampuan penekanan hingga 9 MPa. Mesin

HPDC seperti yang ditunkukkan pada Gambar

22

Gambar 15 Skema Cetakan HPDC

Keterangan :

1. Ulir penjepit cetakan

2. Cetakan bergerak

3. Rongga cetak

4. Cetakan tetap

5. Dudukansilinder pengecoran

6. Silinder pengecoran

7. Lubang pengecoran

8. Piston penekan

9. Ladel/ kowi

10. Penghubung poros

11. Silinder hidrolik

12. Piston hidrolik

13. Poros pengikat dudukan

14. Bak Oli

15.Motor

16. Pompa Oli

17. Tombol On/OFF

18. Pengatur tekanan

19. Tuas Penggerak Piston hidrolik

20. Pengukur Tekanan

21. Selang saluran oli

22. Thermokopel

23. Digital Temperatur

23

Gambar 16. Mesin HPDC

7.4 Pengujian Komposisi

Bahan yang digunakan adalah material Aluminium paduan ADC 12

dengan komposisi sebagai berikut : (Jurnal Analisa Cacat Coran pada High

Pressure Die Casting (HPDC) dengan bahan ADC12 oleh Dedy Masnur dan

Putri Nawangsari)

Tabel 5. Komposisi ADC 12

Al Cu Mg Si Fe Mn Ni Zn Pb Sn Ti Cr

85.27 2.13 0.02 10.57 0.74 0.18 0.03 0.91 0.05 0.04 0.03 0.03

7.5 Peleburan Material

Material yang akan dilebur dibersihkan terlebih dahulu, sehingga

diharapkan tidak ada kotoran yang menempel pada saat material mencair,

kemudian material ADC 12 dimasukkan ke dalam, Crucible Furnace hingga

mencair. Skema peleburan dapat dilihat seperti pada Gambar.

24

Gambar 17. Skema Peleburan

7.6 Penuangan Logam Cair

Proses penuangan dilakukan dengan cepat dan berhati- hati untuk

menghindari terjadi pembekuan setelah diangkat dari tungku. Setelah bahan coran

masuk ke dalam lubang pengecoran mesin HPDC kemudian tuas mesin HPDC

didorong ke depan untuk memberikan penekanan pada bahan coran sehingga

bahan coran masuk ke seluruh bagian cetakan. Kendala pada saat proses

penuangan yaitu bahan coran cepat sekali membeku. Proses penuangan aluminium

cair ke dalam mesin HPDC ditunjukkan pada Gambar 17.

Gambar 18. Penuangan Logam Cair (Jurnal Pengaruh Tekanan Pada

Proses HPDC Terhadap Kekerasan Dengan Material ADC 12 Oleh Sri

Harmanto, A.P. Bayuseno, Sri Nugroho)

25

7.7 Penekanan pada tekanan 3 MPa, 5 MPa, dan 7 MPa

Spesimen yang digunakan :

Dengan Tekanan 3 MPa dengan ketebalan rongga 4 mm= 3 buah

Dengan Tekanan 3 MPa dengan ketebalan rongga 8 mm= 3 buah

Dengan Tekanan 3 MPa dengan ketebalan rongga 12 mm= 3 buah

Dengan Tekanan 5 MPa dengan ketebalan rongga 4 mm= 3 buah

Dengan Tekanan 5 MPa dengan ketebalan rongga 8 mm= 3 buah

Dengan Tekanan 5 MPa dengan ketebalan rongga 12 mm= 3 buah

Dengan Tekanan 7 MPa dengan ketebalan rongga 4 mm= 3 buah

Dengan Tekanan 7 MPa dengan ketebalan rongga 8 mm= 3 buah

Dengan Tekanan 7 MPa dengan ketebalan rongga 12 mm= 3 buah

Dengan temperatur tuang pada saat pengecoran yaitu pada temperatur

750˚C

7.8 Pelepasan dari cetakan

Proses penuangan dari cetakan dilakukan setelah didinginkan kira-kira

selama 5 menit kemudian cetakan di buka, biarkan hasil coran dingin dengan

sendirinya. Setelah itu hasil pengecoran dikeluarkan dari cetakan.

7.9 Pengamatan struktur mikro benda cor

Pengujian struktur mikro dilakukan di Laboraturium Laboratorium Teknik

Mesin Universitas Riau Pekanbaru dengan menggunakan alat Mikroskop Optik.

Pengujian struktur mikro dilakukan setelah spesimen uji mengalami proses

polishing dan etching, hingga spesimen uji tampak mengkilap serta tidak ada

goresan pada permukaan spesimen uji. Sebelum melakukan pengamatan struktur

mikro, material uji harus melalui beberapa proses persiapan yang harus dilakukan

yakni:

26

1. Pemotongan (Sectioning)

2. Pengamplasan (Grinding)

3. Pemolesan (Polishing)

4. Pengetsaan (Etching)

Setelah semua proses persiapan dilakukan, maka tahap selanjutnya

adalah melakukan pengamatan dengan menggunakan mikroskop optik dengan

berbagai varisasi pembesaran. Dari hasil pengamatan mikroskopis akan

diperoleh informasi dan analisa data tentang struktur mikro yang terbentuk.

Proses pengujian mikrografi ditunjukkan pada Gambar

Gambar 19. Pengamatan Struktur Mikro

7.10 Metode PenelitianMetode penelitian yang dilakukan adalah metode eksperimen. Metode

eksperimen yang digunakan adalah menganalisis struktur mikro akibat tekanan

dan tebal rongga cetakan pengecoran.

7.11 Teknik pengumpulan data

Teknik pengumpulan datanya adalah observasi, dimana data diperoleh dari

hasil pengamatan bentuk struktur mikro akibat tekanan dan tebal rongga cetakan.

27

8. Jadwal Kegiatan

No. Jenis Kegiatan LokasiBulan ke-

1 2 3 4 5 6

1 Studi Literatur Fakultas Teknik UR f

2 Pengumpulan Bahan Dilakukan di Kota Pekanbaru

3 Pembuatan Cetakan Laboratorium Teknik UR

4 Uji Komposisi Laboratorium Teknik UR

5 Peleburan Material Laboratorium Teknik UR

6Pemberian Tekanan

Pada HPDCLaboratorium Teknik UR

7Pelepasan Dari

CetakanLaboratorium Teknik UR

8Pengamatan Struktur

MikroLaboratorium Teknik UR

9 Hasil Dan Analisa Laboratorium Teknik UR

10 Pembuatan Laporan Fakultas Teknik UR

11 Seminar Hasil Fakultas Teknik UR

28

9. Biaya Kegiatan

No. Jenis PengeluaranBiaya yang Diusulkan

(Rp)

1 Pembuatan cetakan 3.000.000,

2 Bahan bakar 600.000,

3 Pembelian aluminium ADC 12 600.000,

4 Biaya survei pengumpulan bahan 150.000,

Jumlah 4.350.000,

29

10. Daftar Pustaka

Surdia, Tata & Saito, Shinroku. 1992.“Pengetahuan Bahan Teknik. (edisi

kedua)”. Jakarta: Pradnya Paramita.

Masnur Dedy, 2008, “Pengaruh Parameter Proses Terhadap Fluiditas dan

Kualitas Coran ADC 12 dengan High Pressure Die Casting”, Thesis S-2

Teknik Mesin Universitas Gadjah Mada.

Harmanto Sri, Bayuseno A.P, & Nugroho Sri, 2012, “Pengaruh Tekanan

Pada Proses HPDC Terhadap Kekerasan Dengan Material ADC 12”, Jurnal

Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang, Semarang

Bar-Meirs, G., 2000, “Fundamental of Die Casting Design”,Gnu Free

Document

Campbell, J., 2003, “Casting 2nd Edition”, Butterworth-Heinemann

Campbell, J. dan Harding, R. A., 1994, “Talat 3205 Fluidity of Molten

Metals”, European Aluminium Association

JIS Handbook Non Ferrous Metals and Metallurgy, 1997, Japanese Standards

Association

Conditions”, Scripta Materialia, Elsevier, vol. 53, pp. 7-10.

Vinarcik, E. J., 2003, “High Integrity Die Casting Processes”, John Wiley &

Sons

Masnur Dedy dan Nawangsari Putri, “Analisa Cacat Coran pada High

Pressure Die Casting (HPDC) dengan bahan ADC12” Jurnal Teknik Mesin

Universitas Riau Pekanbaru

Harmanto Sri, “Pengaruh Tebal Coran Pada Proses HPDC Terhadap

Porositas Dengan Material ADC 12”, Jurnal Jurusan Teknik Mesin Politeknik

Negeri Semarang, Semarang

30

11. Lampiran

1. Identitas Diri

1 Nama Lengkap (dengan gelar) Renhard Niptro G

2 Jenis Kelamin Laki-Laki

3 Program Studi S1

4 NIM 1007113735

5 Tempat dan Tanggal Lahir Kota Pinang, 06 Oktober 1991

6 E-mail gultomrenhard@gmail.com

7 Nomor Telepon/HP 081362410193

2. Riwayat Pendidikan

SD SMP SMA

Nama

Institusi

SD Swasta

YP.Bina Ilmu

SMP Swasta

YP.Bina Ilmu

SMK Swasta

Indonesia

Membangun 2,

Torgamba

Jurusan - -Teknik Mekanik

Otomotif

Tahun

Masuk-Lulus1998 – 2004 2004 – 2007 2007 - 2010