SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan...

98
SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al-Si SEBAGAI BAHAN DUDUKAN SHOCK BREAKER SEPEDA MOTOR TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin Disusun oleh : Nama : Samuel Novianto NIM : 075214035 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2009

Transcript of SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan...

Page 1: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al-Si SEBAGAI BAHAN DUDUKAN SHOCK BREAKER SEPEDA MOTOR

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Disusun oleh : Nama : Samuel Novianto

NIM : 075214035

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

2009

Page 2: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

i

SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al-Si SEBAGAI BAHAN DUDUKAN SHOCK BREAKER SEPEDA MOTOR

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Disusun oleh : Nama : Samuel Novianto

NIM : 075214035

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

2009

Page 3: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

ii

THE PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF Al-Si

ALLOY FOR STAND MATERIAL OF MOTORCYCLE

SHOCK BREAKER

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

To Obtain the Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering

By :

Samuel Novianto

Student Number : 075214035

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2009

Page 4: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

iii

Page 5: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

iv

Page 6: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

v

Intisari

Paduan aluminium banyak digunakan pada industri manufaktur, seperti pada pembuatan dudukan shock breaker. Penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh penambahan Cu dan aging terhadap sifat fisis dan mekanis pada paduan Al- Si.

Benda uji didapat dengan memadukan Al-Si dengan variasi penambahan berat Cu sebesar 2%,3%,4%, dan 4,5%. Penelitian dilakukan dengan melakukan aging dengan suhu 200°C dengan waktu 12 jam, 24 jam, dan 36 jam selanjutnya dilakukan pengujian yang meliputi: pengujian komposisi, kekerasan, keuletan, porositas, dan struktur mikro. Hasil dari penelitian dibandingkan dengan sifat fisis dan mekanis bahan dudukan shock breaker pabrikan.

Hasil penelitian menujukkan bahwa paduan yang memiliki kekerasan tertinggi dicapai oleh paduan Al-Si-4,5%Cu dengan angka kekerasan Brinell 94HB, kekerasan ini lebih tinggi dibandingkan dengan dudukan shock breaker pabrikan. Angka kekerasan mengalami penurunan setelah dilakukan proses penuaan menjadi 71 HB. Keuletan tertinggi dicapai oleh paduan Al-Si-4,5%Cu dengan angka keuletan 1.06 J/cm2, angka keuletan ini lebih tinggi dibandingkan dengan dudukan shock breaker pabrikan. Angka keuletan mengalami penurunan setelah dilakukan proses penuaan menjadi 0,89 J/cm2. Penambahan Cu hingga 4,5% dapat menurunkan tingkat porositas Al-Si dari 4,05% menjadi 0,34%, porositas pada Al-Si-4,5%Cu lebih tinggi dibandingkan dengan dudukan shock breaker pabrikan. Tingkat porositas mengalami kenaikan setelah dilakukan proses penuaan sebesar 1,304%. Struktur mikro Al-Si-4,5%Cu dapat diperhalus melalui proses penuaan.

Page 7: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat

yang telah dilimpahkan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir

dengan judul ”SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al-Si SEBAGAI

BAHAN DUDUKAN SHOCK BREAKER SEPEDA MOTOR”.

Penulisan laporan ini adalah untuk memenuhi salah satu persyaratan

akademis di Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-

besarnya kepada:

1. Romo Dr. Ir. Paulus Wiryono Priyotamtama S.J. M.Sc. selaku Rektor

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Bapak Yosef Agung Cahyanta S.T.,M.T. selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Bapak Budi Sugiharto S.T.,M.T. sebagai Ketua Program Studi Teknik

Mesin.

4. Bapak I Gusti Ketut Puja S.T.,M.T. selaku Pembimbing Tugas Akhir.

5. Bapak Dosen – dosen Prodi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

6. Karyawan dan Laboran Ilmu Logam Fakultas Teknik Mesin Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta.

Page 8: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

vii

7. Mahasiswa Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta angkatan

2003 sampai dengan 2007 yang telah membantu dan mendukung Tugas

Akhir ini.

Serta semua pihak yang telah membantu secara langsung maupun tidak

langsung dalam penyelesaian laporan Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari akan keterbatasan ilmu dan pengetahuan yang dimiliki

serta menyadari masih banyak kekurangan-kekurangan dalam penyusunan laporan

ini. Untuk itu, dengan segala kerendahan hati, penulis terbuka akan adanya kritik

dan saran yang membangun untuk menjadikan laporan ini lebih baik lagi.

Pada akhirnya penulis berharap agar Laporan Tugas Akhir ini dapat berguna

untuk bahan kajian lebih lanjut.

Yogyakarta, 24 Juni 2009

Penulis

Page 9: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

viii

DAFTAR ISI

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

HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN.............................................................................. iv

ABSTRAKSI......................................................................................................... v

KATA PENGANTAR.. .................................................................................. ......vi

DAFTAR ISI ................................................................................................... ... viii

DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR.......................................................................................... xii

DAFTAR TABEL.............................................................................................. xiv

DAFTAR PERSAMAAN .................................................................................. xv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA..................................... xvi

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ...................................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Tujuan Penelitian ................................................................................ 2

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

1.4 Sistematik Penulisan ........................................................................... 3

BAB II Dasar Teori

2.1 Sejarah Aluminium ............................................................................. 4

2.2 Proses Produksi Aluminium ................................................................ 5

2.2.1 Proses Pengolahan Alumina.................................................. ..... 5

2.2.2 Proses Smelting.................................................................. ........ 8

2.3 Sifat – Sifat Aluminium ...................................................................... 10

2.4 Paduan Aluminium ............................................................................. 10

2.4.1 Klasifikasi Paduan Aluminium................................................... 11

2.4.2 PaduanDalamAluminium ............................................................12

Page 10: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

ix

2.5 Aging Aluminium ............................................................................... 16

2.6 Pengujian Bahan ................................................................................. 19

2.6.1 Pengujian Impak …..………...................................................... 20

2.6.2 Pengujian Kekerasan……............................................................24

2.6.3 Pengujian Porositas......................................................................26

2.4.2 Pengujian Struktur Mikro ...........................................................27

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian ...................................................................... 28

3.2 Bahan Uji ............................................................................................ 29

3.2.1 Benda Uji Impak………..…...................................................... 29

3.2.2 Benda Uji Kekerasan Brinell dan Struktur Mikro

dan Porositas………………………………….......................... 30

3.2.1 Benda Uji Aging………..…...................................................... . 31

3.3 Proses Aging……...……………. ...................................................... 31

3.4 Alat ……………................................................................................. 31

3.5 Proses Pengujian…………………………………………………….. 32

3.5.1 Pengujian Komposisi.................................................................. 32

3.5.2 Pengujian Impak………............................................................ 33

3.5.3 Pengujian Kekerasan.................................................................. 35

3.5.4 Pengujian Porositas.................................................................... 37

3.5.5 Pengujian Struktur Mikro........................................................... 38

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Komposisi. ........................................................................ 40

4.2 Pengujian Impak ............................................................................... 42

4.3 Pengujian Kekerasan............................................................................46

4.4 Pengujian Porositas..............................................................................48

4.5 Pengujian Struktur Mikro....................................................................56

Page 11: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

x

BAB V KESIMPULAN ..................................................................................... 60

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 61

LAMPIRAN ....................................................................................................... 62

Page 12: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

xi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A : Sertifikat Uji Komposisi

Lampiran B : Perhitungan Harga Keuletan

Lampiran C : Perhitungan Kekerasan Brinell

Lampiran D : Perhitungan Persentase Porositas

Page 13: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

xii

DAFTAR GAMBAR

BAB II

Gambar 2.1. Skema Proses Pengolahan Aluminium …………………… 6

Gambar 2.2. Proses Pengolahan Bauksit menjadi Alumina…………….. 7

Gambar 2.3. Serbuk Alumina …………………………………………... 8

Gambar 2.4. Hall-Héroult process...……………………………………. 9

Gambar 2.5. Diagram fasa Al-Cu..……………………………………... 13

Gambar 2.6. Diagram temperatur perlakuan panas

dengan waktu….……………………….………………… 17

Gambar 2.7. Pengerasan penuaan dua tahap dari

paduan Al-4%Cu……….………………………………… 17

Gambar 2.8. Pengujian kekerasan Brinell ……………….…..………… 21

Gambar 2.9. Pengujian impak Charpy………………………................. 25

Gambar 2.10. Pengamatan dengan mikroskop…..………………............. 27

BAB III

Gambar 3.1. Pola cetakan dudukan shock breaker.…………………… 29

Gambar 3.2. Skema benda uji impak Charphy..………..………........... 30

Gambar 3.3. Emission Spectrometer………….………………............. 33

Gambar 3.4. Alat uji Impak Charphy ……………..………………….. 35

Gambar 3.5. Alat uji Brinell..…..………………………………........... 36

Gambar 3.6. Lup mikrometer ………………..……………………….. 37

Gambar 3.7. Mikroskop dan kamera pengujian

mikro dan porositas …..……………………………….... 39

BAB IV

Gambar 4.1. Grafik harga keuletan (ak) dengan

variasi Cu……………………………………………….. 42

Gambar 4.2. Interstitial solid solution ………..……………………… 43

Gambar 4.3. Grafik harga keuletan (ak) dengan variasi

Page 14: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

xiii

waktu aging pada paduan Al-Si-4,5%Cu ..……………... 44

Gambar 4.4. Grafik harga kekerasan Brinell dengan

variasi bahan ……………………………...……………… 45

Gambar 4.5. Grafik harga kekerasan Brinell dengan

variasi waktu aging pada paduan Al-Si-4,5%Cu………… 47

Gambar 4.6. Grafik persentase porositas dengan bahan ..…….............. 49

Gambar 4.7. Grafik persentase porositas dengan

waktu aging paduan Al-Si-4,5%Cu ………….…………. 51

Gambar 4.8. Struktur makro Al Si 3Cu (pembesaran 50x)……............. 51

Gambar 4.9. Struktur makro Al - Si (pembesaran 50x)...……………... 52

Gambar 4.10. Struktur makro Al-Si-4,5%Cu

(pembesaran 50x)………………………………………... 52

Gambar 4.11. struktur makro Al Si 4,5%Cu

aging 12 jam (pembesaran 50x)…………….…………... 53

Gambar 4.12. Struktur makro Al Si 4,5%Cu

aging 24 jam (pembesaran 50x)…………………............. 53

Gambar 4.13. Struktur makro Al Si 4,5%Cu

aging 34 jam (pembesaran 50x)………………….............. 54

Gambar 4.14. Struktur makro dudukan shock breaker asli pabrikan

(pembesaran 50x)………………………………………. 54

Gambar 4.15. Struktur Mikro Al–Si-4%Cu (pembesaran 200x ……….. 55

Gambar 4.16. Struktur Mikro Al–Si-4,5%Cu

(pembesaran 200x) ……………………………………… 55

Gambar 4.17. Struktur mikro Al Si 4.5%Cu

aging 24 jam (pembesaran 200x).…………..…………. 56

Gambar 4.18. Struktur mikro Al Si 4.5%Cu

aging 36 jam (pembesaran 200x)………………………. 56

Gambar 4.19. Struktur mikro dudukan shock breaker

asli pabrikan (pembesaran 200x)………………………. 57

Page 15: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

xiv

DAFTAR TABEL

BAB II

Tabel 2.1. Klasifikasi paduan aluminium cor ………………………. 12

Tabel 2.2. Tabel penggunaan diameter penetrator terhadap

tebal benda uji …………………………………............... 23

Tabel 2.3. Tabel penggunaan diameter penetrator pada

bahan logam…………………..………………………….. 24

Tabel 2.4. Tabel diameter bola baja terhadap

gaya yang diberikan penetrator..………………………… 24

BAB IV

Tabel 4.1. Hasil Pengujian Komposisi Al-Si

(sebelum dicor) ..………………………………………...... 40

Tabel 4.2. Hasil Pengujian Komposisi Al Si 4,5%Cu

(setelah dicor)…………….……..………………………... 40

Tabel 4.3. Data hasil pengujian impak Charpy...................…………. 42

Tabel 4.4. Data hasil pengujian kekerasan Brinell…...……………… 45

Tabel 4.5. Data hasil pengujian porositas………………....………… 48

Page 16: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

xv

DAFTAR PERSAMAAN

BAB II

Persamaan 2.1. Kekerasan Brinell …………….………………...……… 22

Persamaan 2.2. Harga keuletan ………………………………............... 25

Persamaan 2.3. Tenaga untuk mematahkan

(referensi ketinggian)……...…………………………… 25

Persamaan 2.4. Tenaga untuk mematahkan

(referensi sudut)…………...…………………………… 26

Persamaan 2.5. Perhitungan persentase porositas .....………………….. 26

Page 17: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

xvi

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini

tidak memuat karya atau bagian dari karya orang lain, kecuali seperti yang telah

disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 24 Juni 2009

Penulis

Samuel Novianto

Page 18: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

xvii

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN

AKADEMIS

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

Nama : Samuel Novianto

Nomor Mahasiswa : 075214035

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al-Si SEBAGAI BAHAN

DUDUKAN SHOCK BREAKER SEPEDA MOTOR

Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,

mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data,

mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media

lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun

memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai

penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 28 Juli 2009

Yang menyatakan

(Samuel Novianto)

Page 19: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Dunia teknik mengalami perkembangan yang terus menerus sehingga selalu

orang menemukan atau menyempurnakan sesuatu yang sangat penting bagi

perkembangannya. Bahan – bahan yang berkaitan dengan teknik terus menerus

disempurnakan agar memiliki fungsi yang tinggi dan efisien sesuai dengan

penggunaannya.

Banyaknya macam bahan teknik memudahkan orang untuk memadukan bahan -

bahan tersebut sehingga mendapat suatu paduan yang paling baik yang memenuhi

tuntutan penggunaanya.

Salah satu bahan teknik yang banyak dipakai adalah aluminium. Aluminium

telah banyak digunakan dalam berbagai keperluan seperti otomotif, furniture,

konstruksi permesinan, konstruksi bangunan dan lain – lain, karena sifatnya ringan

bila dibandingkan dengan beberapa logam lainnya, ulet, mudah dibentuk, dan

memiliki ketahanan yang baik terhadap korosi. Aluminium telah banyak dipadukan

dengan logam – logam lainnya agar diperoleh sifat yang cocok pada masing –

masing keperluan.

Berbagai macam proses produksi aluminium dilakukan untuk mendapatkan

suatu properti yang nantinya dibutuhkan dalam berbagai bidang. Salah satu proses

tersebut adalah penuaan (aging). penuaan dengan variasi temperatur dan waktu

dapat memperbaiki sifat fisis dan mekanis.

Page 20: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

2

Pada penelitian ini dibuat dudukan shock breaker pada sepeda motor yang

berguna sebagai tumpuan serta pegangan shock breaker terhadap swing arm,

dengan bahan paduan aluminium (Al), silikon (Si) dan tembaga (Cu), kemudian

diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga

dengan variasi berat, serta diberi perlakuan penuaan, Untuk verifikasi, data tersebut

dibandingkan dengan dumper asli buatan pabrik.

1.2.Tujuan Penelitian

Penelitian ini dilakukan untuk menyelidiki pengaruh penambahan tembaga(Cu)

dan pengaruh penuaan terhadap sifat fisis dan mekanis pada paduan Al-Si. Paduan

ini dibandingkan dengan bahan dudukan shock breaker sepeda motor asli pabrikan.

1.3.Pembatasan Masalah

Penelitian dilakukan untuk Al-Si-Cu dengan variasi penambahan Cu adalah 2%,

3%, 4%, 4,5% berat. Penuaan hanya dilakukan pada paduan Al-Si-4,5 %Cu dengan

waktu 12 jam, 24 jam, 36 jam dengan suhu 200°C. sifat fisis dan mekanis yang

diselidiki meliputi : kekerasan, keuletan, porositas, dan struktur mikro.

1.4.Sistematika Penulisan

Penulisan Tugas Akhir ini akan dibagi dalam beberapa bagian, yaitu :

1. Bab I membahas mengenai latar belakang penelitian, batasan masalah,

tujuan penelitian, dan sistematika penulisan.

Page 21: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

3

2. Bab II membahas mengenai tinjauan pustaka yang berisi sejarah

aluminium, klasifikasi aluminium, sifat-sifat aluminium, paduan aluminium

dan pengaruhnya.

3. Bab III membahas mengenai metode penelitian yang berisi skema

penelitian, bahan yang digunakan, alat-alat yang digunakan, serta proses

pengujian.

4. Bab IV membahas mengenai hasil penelitian dan pembahasan yang berisi

data dan perhitungan.

5. Bab V membahas mengenai kesimpulan yang diambil dari perhitungan dari

data yang ada.

Page 22: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

4

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Sejarah Aluminium

Aluminium (Al) merupakan unsur logam yang banyak dipergunakan setelah

besi dan baja, Aluminium telah mengalami perkembangan sejak pertama kali

ditemukan, sejarah aluminium diketahui sebagai berikut :

1. Tahun 1808 Sir Humphry Davy (Britain) Menemukan logam dalam

senyawa dan menamakannya Aluminium.

2. Tahun 1821 P. Berthier (France) menemukan bauxite.

3. Tahun 1825 Hans Christian Oersted (Denmark) menemukan cara untuk

memperoleh Al murni, dengan mereaksikan potassium amalgam dan

hydrous aluminium chloride.

4. Tahun 1827 Friedrich Wöhler (Germany) menemukan proses pembutan

bubuk Al.

5. Tahun 1845 Wöhler menemukan specific gravity (density) dari

aluminium.

6. Tahun 1854 Al dijual secara komersial.

Page 23: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

5

7. Tahun 1886 Paul Louis Toussaint Héroult (France) dan Charles Martin

Hall (USA), menemukan proses electric untuk produksi Al terbaru Hall-

Héroult process, proses ini digunakan sampai sekarang.

8. Tahun 1889 Karl Josef Bayer (Austria), menemukan Bayer Process

untuk produksi masal Al dari bauxite. ( www.ok.oc.id)

Aluminium telah dipakai dalam berbagai keperluan, seperti alat – alat

rumah tangga, kantor, konstruksi, transportasi dan lain – lain.

2.2.Proses Produksi Aluminium

Aluminum diproduksi dari bauksit yang merupakan campuran mineral

gibsite [Al(OH)3], diaspore [AlO(OH)] dan mineral lempung seperti kaolinit

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

proses pengolahan alumina (Al2O3) dan proses elektrolisa alumina menjadi

aluminium atau disebut smelting.

Gambar 2.1. menunjukkan proses aluminium dari tambang hingga dicetak

menjadi ingot atau langsung diproses menjadi material jadi atau setengah jadi

seperti plat, bar, dan sebagainya.

2.2.1. Proses Pengolahan Alumina

Gambar 2.2. menujukkan proses pengolahan bauksit menjadi alumina

yang dilakukan melalui suatu rangkaian proses yang disebut proses Bayer,

Page 24: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

6

bauksit dari tambang dipecah - pecah menjadi ukuran yang kecil dan seragam,

bijih - bijih tersebut kemudian dimasukkan kedalam penggilingan untuk

dicampur dengan soda kaustik pada temperatur dan tekanan yang tinggi

material yang keluar dari proses ini dinamakan slurry.

Gambar 2.1 Skema Proses Pengolahan Aluminium (www.ok.oc.id)

Page 25: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

7

Gambar 2.2 Proses Pengolahan Bauksit menjadi Alumina (www.ok.oc.id)

Slurry tersebut dipompa ke dalam digester dengan reaksi kimia untuk

melarutkan alumina, di dalam digester diberikan tekanan di bawah 50 Psi dan

dipanaska 145 °C dengan waktu 30 menit hingga beberapa jam. Pada proses ini

soda kaustik ditambahkan kembali untuk mengikat zat - zat lain yang tidak

diinginkan. Hasil pada proses ini dinamakan sodium aluminat.

Langkah selanjutnya adalah settling, pada langkah ini menggunakan

beberapa filter yang berukuran sangat besar yang berguna memisahkan zat - zat

yang telah terikat soda kaustik yang kemudian dibuang. Material yang

tertinggal pada filter biasa disebut filter cake. Sodium aluminat yang sudah

bersih yang keluar dari proses setlling kemudian dialirkan ke proses selanjutnya

yang disebut precipitation.

Page 26: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

8

Proses precipitation dilakukan pada tangki - tangki besar yang

berjumalah 5 bangunan, Proses ini bertujuan untuk mengubah sudium aluminat

yang berbentuk liquid menjadi alumina hydrate yang berupa kristal yang

kemudian ditransfer melalui conveyor ke proses calcination kilns.

Calcination adalah pemanasan yang bertujuan untuk memisahkan

alumiuna dengan air, pada bagian ini terdiri dari tembok batu bata dan api yang

disemburkan pada suhu 1100°C. hasil dari proses ini adalah serbuk alumina

seperti ditunjukkan pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Serbuk Alumina (www.rocksandminerals.com)

 

2.2.2. Proses Smelting

Secara umum langkah mengubah alumina menjadi menjadi aluminium

dinamakan smelting atau disebut juga elektrolisa aluminium dengan

menggunakan Hall-Héroult process seperti ditunjukkan pada Gambar 2.4,

Page 27: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

9

proses ini memerlukan arus DC dengan tegangan listrik hanya 5,25 volt

sedangkan arus yang sangat tinggi yaitu 100000 hingga 150000 ampere.

Gambar 2.4 Hall-Héroult process (www.rocksandminerals.com)

Proses ini mengakibatkan alumina dalam keadaan cair pada suhu

900°C, arus dialirkan diantara karbon anoda dan katoda, ketika arus fasa

diberikan pada alumina, karbon anoda dikombinasikan dengan oksigen reaksi

kimia yang terjadi membentuk aluminium dan karbondioksida. Aluminium

yang sudah cair akan turun ke dalam wadah secara periodik dan karbondioksida

akan keluar dengan sendirinya, aluminium yang telah dihasilkan telah siap

diberikan perlakuan lanjutan antara lain rolling, forging, extrution sesuai

dengan kebutuhan.

Page 28: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

10

2.3.Sifat–Sifat Aluminium

Aluminium merupakan salah satu logam non–ferro yang banyak digunakan

karena memiliki sifat–sifat berikut ini (Suroto, hal 83) :

a. Warna putih kebiru – biruan.

b. Titik cair rendah yaitu ± 600 oC.

c. Logam yang ringan 2,27 kg/dm3

d. Tidak beracun.

e. Penahan korosi yang baik karena terbentuknya lapisan Al2O3 pada

permukaannya.

f. Logam yang lunak, kekerasannya 20 BHN.

g. Mudah dikerjakan dalam keadaan dingin.

h. Penghantar listrik dan panas yang baik.

2.4.Paduan Aluminium

Dalam keadaan murni aluminium terlalu lunak, kekuatannya rendah

untuk dapat dipakai pada berbagai keperluan teknik.

Dengan pemaduan teknik (alloying), sifat ini dapat diperbaiki, tetapi seringkali

sifat tahan korosinya berkurang demikian pula keuletannya.

Sedikit mangan, silikon dan magnesium, masih tidak banyak mengurangi sifat

tahan korosinya, tetapi seng, besi, timah putih, dan tembaga cukup drastis

menurunkan sifat tahan korosinya.

Page 29: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

11

2.4.1. Klasifikasi paduan aluminium

Paduan aluminium diklasifikasikan menjadi dua kelompok umum

yaitu :

a. Paduan Aluminium tempa (wrought aluminium alloys)

1. Non Heattreatable alloys

Non Heattreatable alloys merupakan paduan yang tidak bisa diberi

perlakuan panas. Paduan ini memiliki kekuatan yang rendah dan

keuletan yang tinggi. Contohnya : paduan Al – Mn dan Al – Mg.

2. Heattreatable alloys

Paduan ini dapat diberi perlakuan panas untuk mendapatkan sifat

yang optimum, yang termasuk jenis ini yakni Avival (Al – Mg – Si)

dan duralumin (Al – Cu – Mg).

b. Paduan aluminium yang dapat dituang/cor (cast aluminium alloys)

Paduan ini dapat dituang dengan baik dan memiliki kekuatan yang lebih

rendah dari paduan aluminium tempa, tetapi lebih kuat dari aluminium

murni, yang termasuk jenis ini adalah paduan antara Al – Si (Silumin)

dengan Si 8 – 13% atau Al – Mg dengan Mg 2 – 12%.

Page 30: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

12

Tabel 2.1. Klasifikasi paduan aluminium cor (cast auminium alloys)

(www.ok.oc.id)

2.4.2. Paduan Dalam Aluminium

Fungsi dari penambahan unsur paduan adalah untuk memberikan

pengaruh atau melengkapi sifat dasar Aluminium murni. Selain itu, unsur

paduan juga berfungsi untuk memperkuat sifat dasar Aluminium dan

memperbaiki kualitasnya sehingga menghasilkan aluminium paduan yang

sesuai dengan kebutuhan. Berikut ini adalah unsur yang sering dijadikan

paduan Alumunium.

a. Silikon ( Si )

Silikon memiliki kelebihan mencolok karena dapat memberikan

kemampuan cair yang baik terhadap logam induk. Unsur ini juga

mempengaruhi ketahanan korosi, ketahanan panas, serta memberikan sifat

9XXX

Unsur lain 8XXX Zinc (Zn) 7XXX Magnesium and Silicon (Mg and Si) 6XXX Magnesium (Mg) 5XXX Silicon (Si) 4XXX Manganese (Mn) 3XXX Copper (Cu)2XXX

Aluminum murni, kandungan minimal 99.00% 1XXX

Page 31: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

13

terhadap kondisi permukaan yang bagus / halus untuk material coran. Paduan

seri ini termasuk tidak bisa diberi pelakuan panas. Paduan seri 4032 yang

mengandung 12,5 % Si mudah ditempa dan memiliki koefisien muai panas

sangat rendah. Digunakan untuk piston yang ditempa.

b. Tembaga (Cu)

Tembaga dapat memberikan sifat kemampuan cair dan mampu mesin

yang baik. Namun bila unsur ini berlebih akan berpengaruh terhadap ketahanan

korosi. Paduan ini dapat diberi perlakuan panas terutama yang mengandung

(2,5 – 5 %) Cu. Banyak digunakan untuk alat-alat yang bekerja pada temperatur

tinggi misalnya pada piston dan silider head motor bakar.

Gambar 2.5 Diagram fasa Al-Cu (Surdia, 1999, hal 129)

Page 32: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

14

Pada diagram fasa paduan Al-Cu seperi ditunjukkan oleh Gambar 2.5.

terlihat bila paduan pada komposisi tertentu, misalnya Al-4% Cu didinginkan

dari larutan padat yang homogen sampai pada temperatur memotong kurva

pelarutan unsur kedua dimana konsentrasinya mencapai jenuh. Selanjutnya

dengan pendinginan yang lebih jauh dari keadaan kesetimbangan fasa kedua

akan terpresipitasikan.

c. Mangan (Mn)

Unsur ini berpengaruh terhadap ketahanan, kekerasan unsur, dan

ketahanan korosi. Namun bila unsur ini berlebih akan menurunkan kemampuan

tuang dan mengkasarkan butir partikel sehingga akan berpengaruh terhadap

permukaan. Paduan dalam seri ini tidak dapat dikeraskan dengan perlakuan

panas. Seri 3003 dengan 1,2 % Mn mudah dibentuk tahan korosi dan

weldability-nya baik (mampu las).Banyak digunakan untuk pipa, tangki minyak

d. Magnesium (Mg)

Dengan memadukan unsur ini, diharapkan akan mendapat sifat ringan

pada material karena berat jenis Magnesium adalah yang paling ringan, yaitu

1,89 g/cm3. Unsur ini juga mampu menahan oksidasi dan retak pada suhu

tinggi. Seri ini umumnya tidak bisa diberi perlakuan panas. Seri 5052 dengan

2,5 % Mg banyak digunakan untuk campuran minyak dan bahan bakar pesawat

terbang. Seri 5005 dengan 0,8 % Mg banyak digunakan sebagai batang profil

extrusi. Seri 5050 dengan 1,2 % Mg dipakai sebagai pipa saluran minyak dan

gas pada kendaraan.

Page 33: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

15

e. Nikel (Ni)

Unsur ini mempengaruhi sifat keras, keliatan, tahan api, panas dan

asam.

f. Besi (Fe)

Ferro berfungsi untuk mencegah penempelan logam cair pada cetakan

selama proses penuangan. Namun bila unsur ini berlebih akan menurunkan

kekuatan tarik dan meningkatkan kekerasan sehingga akan sulit dalam proses

machining.

g. Seng (Zn)

Dalam paduan aluminium, unsur Zn memberi keuntungan

meningkatkan sifat mampu cor, meningkatkan kemampuan di mesin,

mempermudah dalam pembentukan, dan meningkatkan kekuatan terhadap

beban kejut. Dalam paduan aluminium, unsur Zn memberi kerugian

menurunkan ketahanan korosi, menurunkan pengaruh baik dari unsur besi, dan

bila kadar Zn terlalu tinggi dapat menimbulkan cacat rongga udara.

h. Titanium (Ti)

Pengaruh baik Ti dalam paduan aluminium dapat meningkatkan

kekuatan hasil cor pada temperatur tinggi, memperhalus butir kristal dan

permukaan, dan mempermudah proses penuangan. Unsur titanium juga

mempunyai pengaruh buruk yaitu menaikkan viskositas logam cair dan

mengurangi fluiditas logam cair.

Page 34: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

16

2.5.Penuaan (Aging) Paduan Aluminium

Perlakuan panas adalah suatu proses pemanasan atau pendinginan logam

dalam keadaan padat untuk mengubah sifat-sifat fisis dan mekanis logam tersebut.

Bahan yang diberi perlakuan panas bisa dikeraskan sehingga tahan aus dan

kemampuan potongnya meningkat, atau dapat dilunakkan sehingga dapat

memudahkan dalam permesinan lanjut, melalui perlakuan panas yang tepat maka

tegangan dalam dapat dihilangkan, besar butiran dapat diperbesar atau diperkecil,

ketangguhan ditingkatkan, dan dapat dihasilkan suatu permukaan yang keras

disekeliling yang ulet.

Untuk melakukan perlakuan panas yang tepat, bahan yang akan diberi

perlakuan panas harus diketahui komposisi kimianya, dan diharapkan setelah

perlakuan maka perubahan sifat fisis akan diketahui.

Salah satu perlakuan panas untuk aluminium adalah penuaan, penuaan adalah

pemanasan kembali pada suhu yang tidak terlalu tinggi pada waktu tertentu untuk

menghilangkan dislokasi akibat presipitasi partikel dengan deformasi partikel

sehingga paduan megalami penguatan.

Page 35: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

17

Gambar 2.6 Diagram temperatur perlakuan panas dengan waktu (Sil cock, 1973)

Gambar 2.7 Pengerasan penuaan dua tahap dari paduan Al-4%Cu (Surdia1999, hal

133)

Page 36: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

18

Pada suhu pada level dimana akan larut misalkan 175°C, atom tembaga akan

berdifusi dan mengelompok. Kelompok atom tembaga tersebut mengakibatkan

timbulnya daerah dengan regangan besar dalam kisi Kristal K larutan aluminium –

tembaga dan menghalangi dislokasi. Dengan demikian, terjadilah peningkatan

kekerasan dan kekuatan.

Bila difusi berlangsung terus menerus akan terbentuk partikel senyawa

CuAl2, sehingga regangan kisi akan berkurang akan berkurang, kekerasan dan

kekuatan akan turun lagi.

Titik cair paduan aluminium ± 600°C, pada suhu ruang terjadi juga difusi

inter-atom meski hanya menjangkau beberapa kisi kristal dan berhari – hari

lamanya. Oleh karena itu, pengerasan endapan pada suhu ruang berlangsung

lambat, dan disebut natural aging.

Pada sistem paduan, dimana 0,3 Tm berada di atas suhu ruang, aglomerisasi

atom larut yang diperlukan untuk menguatkan paduan harus dilakukan dengan

pemanasan bahan pada suhu yang lebih tinggi untuk waktu tertentu. Proses ini

disebut penuaan buatan (artificial aging). Paduan aluminium dapat mengalami

sepuh buatan untuk mengendalikan atau mempercepat proses presipitasi dengan

lebih baik. Pemanasan selama 18 jam pada suhu 160°C atau 6 jam pada suhu

180°C setara dengan penuaan alami (natural aging) pada suhu ruang selama lima

hari. Untuk kedua kasus tersebut di atas, akan terjadi sepuh lewat bila perlakuan

panas dibiarkan terlalu lama.

Page 37: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

19

Penuaan buatan (artificial aging) dapat dimanfaatkan untuk mengendalikan

sifat dan kekuatan paduan dengan baik.

2.6.Pengujian Bahan

Pengujian bahan dimaksudkan untuk mengetahui sifat-sifat bahan itu

sendiri. Sifat-sifat suatu bahan meliputi :

a. sifat mekanik

Tujuan pengujian mekanik suatu logam, yakni dengan percobaan -

percobaan yang dilakukan terhadap suatu logam, untuk mendapatkan data -

data yang dapat menunjukkan sifat - sifat mekanik logam tersebut.

b. sifat fisik

Struktur makro, struktur mikro, kerapatan, konduktivitas listrik,

konduktivitas panas, panas spesifik, suhu dan panas laten transformasi,

koefisien dilatasi, reflektivitas, emissivitas, energi permukaan, energi ikatan

atom, dll.

Secara garis besar, pengujian mekanis terhadap benda uji dapat

dibedakan atas :

1. Pengujian bersifat merusak benda uji (destruktif), yang meliputi : uji tarik,

uji kekerasan, uji kelelahan, uji impak, uji lengkung, uji tekan, dll.

2. Pengujian bersifat tidak merusak benda uji (nondestruktif) yang meliputi :

Page 38: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

20

Pengujian pewarnaan, pengujian dengan arus Eddy, pengujian penyinaran,

pengujian ultrasonik, penujian pancaran akustikdll.

Pada penelitian sifat fisis dan mekanis alumunium paduan dalam

pengujian ini dilakukan uji impak, uji kekerasan, uji porositas, dan uji

struktur mikro.

2.6.1. Pengujian Impak

Pada pengujian ini diperoleh data tentang sifat bahan itu terhadap pengaruh beban

kejut, dan ini penting artinya terhadap bahan - bahan yang rapuh.

Benda uji yang telah ditempatkan pada mesin uji sistem ayun. Pemukul kemudian

diayunkan dari ketinggian tertentu sampai benda uji itu patah.

Gambar 2.9. menunjukkan prinsip pengujian impak dengan metode Charpy(Suroto,

hal 10 ).

Page 39: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

21

Gambar 2.9 Pengujian impak Charpy

Perhitungan harga keuletan adalah sebagai berikut :

Harga Keuletan = ) takik(cm2pada penampang Luas

(J) mematahkanuntuk Tenaga

……………… (2.1)

Untuk mencari tenaga untuk mematahkan dari pengujian ini bisa menggunakan 2

cara, cara yang pertama yaitu menggunakan perhitungan dari posisi pengayun dari

awal ayunan (tinggi H) dan posisi tertinggi ayunan setelah menabrak spesimen

(tinggi (h)

Tenaga untuk mematahkan:

GH – Gh = G(H-h) Joule……………………………………….. (2.2)

Page 40: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

22

Tenaga untuk mematahkan juga dapat diperoleh dengan cara perhitungan sudut,

variabel yang diperlukan adalah sudut ayunan tanpa menabrak spesimen (β) dan

sudut ayunan setelah menabrak spesimen (α)

Tenaga untuk mematahkan:

G x R x ( cos ß - cos α) Joule ………………….………………. (2.3)

2.6.2. Pengujian kekerasan

Pengujian kekerasan yang paling banyak dipakai ialah dengan

menekankan penekanan tertentu kepada benda uji dengan beban tertentu dan

dengan mengukur ukuran bekas penekanan yang terbentuk di atasnya, cara

ini dinamakan cara kekerasan penekanan. Selanjutnya cara lain adalah

dengan menjatuhkan bola dengan ukuran tertentu dari ketinggian tertentu

diatas benda uji dan diperoleh tinggi pantulannya.

Pada penelitian ini menggunakan pengujian kekerasan Brinell. Tujuan

pengujian ini adalah untuk menentukan kekerasan suatu material dalam

bentuk daya tahan material terhadap bola baja yang ditekankan pada

permukaan material uji tersebut disarankan agar pengujian Brinell ini hanya

diperuntukkan bagi material yang memiliki kekerasan Brinell sampai 400

(ditulis 400HB). Lebih dari itu dipakai pengujian Rocwell atau Vickers.

Page 41: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

23

Gambar 2.8. menunjukkan prinsip dalam proses pengujian kekerasan

Brinell (Suroto, hal 14 - 15).

a. Gaya penetrator b. Diameter bekas injakan

c. Jangkauan diameter bekas injakan

Gambar 2.8 Pengujian kekerasan Brinell

Page 42: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

24

Sedangkan kekerasan Brinell diberi simbol dengan HB atau BHN

(Brinell Hardness Number) dihitung dengan rumus (Bradbury, E. J., 1991,

hal 82 ) :

HB = injakan bekas penampang Luas

penetrator pada bekerja Gaya 2mmkg

HB = ) dD - D ( D x

2P22 −π

2mmkg

……………… (2.4)

Keterangan :

P = Gaya yang bekerja pada penetrator (kg)

D = Diameter penetrator (mm)

d = Diameter bekas injakan atau penekanan (mm)

Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam pengujian kekerasan Brinell :

1. Lama pengujian (pembebanan uji) pada penelitian ini adalah 30 detik (

karena non ferro, untuk ferro adalah 15 detik)

2. Pada umumnya tempat pusat pengujian berjarak sekurang - kurangnya

2d dari tepi material uji dan jarak pengujian satu terhadap yang lain

sekurang - kurangnya 3d. Percobaan harus dilakukan sedemikian rupa,

sehingga tidak ada hal - hal yang yang menyebabkan kelirunya hasil uji,

misalnya tonjolan pada pinggiran luka tekan atau terlemparnya bola uji.

Page 43: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

25

Sesudah pengujian dilaksanakan, permukaan material uji bagian bawah

sama sekali tidak boleh memperlihatkan tanda - tanda deformasi.

3. Diameter bekas injakan harus memenuhi jangkauan seperti ditunjukkan

oleh Gambar 2.8.c. Diameter pada permukaan benda uji tidak melebihi

0,5 dari diameter bola baja, dan diameter kecil pada bagian dalam tidak

melebihi 0,25 dari diameter bola baja.

Beban yang bekerja pada penetrator tergantung pada diameter

penetrator dan jenis logam benda uji. Diameter penetrator yang digunakan

tergantung pada tebal benda uji. Tabel 2.2 menunjukkan ketebalan material

menentukan diameter bola baja penetrator, bila tebal benda uji bola

penetrator diatas 6 mm maka dapat menggunakan bola berdiameter 10mm,

5mm, atau 2,5mm. Tabel 2.3 menunjukkan angka kekerasan yang dapat

diperoleh pada pengujian kekerasan dengan bahan dan diameter bola baja

tertentu. Tabel 2.4. menunjukkan penentuan gaya penetrator dengan

memperhitungkan diameter bola baja.

Tabel 2.2 Penggunaan diameter penetrator terhadap tebal benda uji

Tebal benda uji (mm) Diameter penetrator 1 – 3 2,5 3 – 6 5 <6 10

Page 44: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

26

Tabel 2.3 Penggunaan diameter penetrator pada bahan logam

BHN rata-rata P / D² Bahan

>160 30 Baja,besi cor

160 –80 10 Kuningan,logam

campuran Cu 80 – 20 5 Aluminium, tembaga

Tabel 2.4 Pemilihan gaya yang diberikan penetrator terhadap diameter bola baja.

Diameter P / D² = 5 P / D² = 10 P / D² = 30 Penetrator D (mm) Gaya (kg) Gaya (kg) Gaya (kg)

2,5 31,25 62,5 187,5 5 125 250 750 10 500 1000 3000

2.6.3. Pengujian Porositas

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui cacat – cacat yang

terjadi dalam benda coran dan mengetahui persentase cacat – cacat yang

terjadi. Cacat yang biasa diketahui melalui pengamatan porositas ini adalah

cacat lubang jarum dan cacat rongga udara.

Perhitungan persentase porositas dapat diketahui dengan persamaan :

Persentase porositas %100alluasan totjumlah

porositasluasan jumlah ×= ……………(2.5)

Page 45: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

27

2.6.4. Pengujian Struktur Mikro

Pengujian struktur mikro dilakukan untuk mengetahui kualitas

material dipandang dari struktur logamnya menggunakan mikroskop pada

pembesaran tertentu maka dapat dilihat permukaan benda uji. Gambar yang

dihasilkan menunjukkan batas - batas butir, pori - pori serta cacat - cacat

yang terjadi pada material tersebut.

Gambar butir, batas butir atau cacat terbentuk karena adanya

perbedaan pantulan cahaya seperti ditunjukkan oleh Gambar 2.10.,

permukaan yang tidak mengalami cacat akan tampak terang dibandingkan

dengan cacat yang terjadi ataupun batas butirnya semakin sedikit warna

gelap (pori - pori atau cacat) seperti ditunjukkan oleh Gambar 2.10.B.

Semakin bagus kualitas material tersebut.

Gambar 2.10 Pengamatan dengan mikroskop (Amstead,B.H.,1993, hal 23)

Page 46: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

28

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Diagram Alir Penelitian

Pembuatan dumper dan benda uji impak, brinell, struktur mikro, dan porositas

Al-Si-3%Cu Al-Si-4%Cu Al-Si-4,5%Cu Al-Si-2%Cu

Pembelian bahan

Pengujian komposisi kimia

Pengujian komposisi

Pembuatan dudukan dan benda uji (impak, kekerasan brinell, struktur mikro, dan porositas)

Pembelian bahan

Pengujian komposisi kimia

Uji impak Uji porositas

Struktur mikro Kekerasan Brinell

Data hasil penelitian Buku-buku

acuan

Uji porositas Struktur mikro

Kekerasan Brinell

Dudukan pabrikan

Data hasil penelitian

Analisa data

kesimpulan

Proses aging Suhu200°C (12jam, 24jam, 36jam)

Al-Si-3%Cu Al-Si-4%Cu Al-Si-4,5%Cu Al-Si-2%Cu

Pengujian komposisi

Page 47: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

29

3.2.Bahan Uji

Bahan yang dipergunakan adalah unsur paduan utama aluminium di pasaran

yang telah mengandung silikon (Si) dan untuk paduan Cu didapat dari kawat

tembaga,dan dilakukan pengecoran sesuai pola yang telah dibentuk.

Pola untuk dumper seperti ditunjukkan pada Gambar 3.1 sedangkan untuk

proses pengujian menggunakan pola kayu dengan ukuran 25cm x 25cm x 30cm

dengan bahan dempul.

Gambar 3.1 Pola cetakan dudukan shock breaker

3.2.1. Benda Uji Impak

Benda uji impak metode Charpy dibuat berdasarkan standard JIS

dengan membuat dimensi ukuran luar dan takikan seperti ditunjukkan pada

Gambar 3.2.

Page 48: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

30

Gambar 3.2 Skema benda uji impak Charphy (JIS Hand Book,1973, hal 43)

3.2.2. Benda Uji Kekerasan Birnell dan Analisa Struktur Mikro dan Porositas

Material uji yang dipersiapkan untuk pengujian kekerasan dan strokur

mikro memiliki ukuran 25mm x 25mm x 20mm, masing - masing

permukaan yang akan diuji kekerasan telah diratakan dengan menggunakan

mesin frais (milling), setelah dilakukan pengujian kekerasan (dalam

pengujian ini menggunakan metode Brinell) dan pengambilan data maka

permukaan lain yang tidak mengalami deformasi akibat pengujian tersebut

dipoles secara bertahap menggunakan amplas 600 CW, 800 CW, 1000 CW,

1200 CW, kemudian menggunakan batu hijau dan autosol dengan bantuan

majun sehingga diperoleh permukaan yang rata dan mengkilap dan siap

untuk dilakukan analisa struktur mikro dengan mikroskop dan kamera.

Page 49: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

31

3.2.3. Benda uji penuaan(aging).

Benda uji aging dibuat sama dimensinya dengan benda uji kekerasan

karena setelah dilakukan perlakuan panas benda uji tersebut akan

mengalami perlakuan pengujian kekerasan dan struktur mikro.

3.3. Proses Aging

Proses ini menggunakan Oven sebagai pemanas dengan langkah – langkah

sebagai berikut:

1. Oven di-setting pada suhu 200°C.

2. benda uji pertama yang telah ditandai dan diikat kawat sebagai pegangan

sebanyak 3 buah dimasukkan.

3. Setelah 12 jam benda uji kedua sebanyak 3 buah dimasukkan ke oven.

4. Setelah 24 jam (terhitung sejak benda uji pertama dimasukkan) benda uji

ketiga sebanyak 3 buah dimasukkan ke dalam oven.

5. Setelah 36 jam (terhitung sejak benda uji pertama dimasukkan) oven

dimatikan dan biarkan benda uji – benda uji didalam oven hingga suhu

sama dengan suhu ruangan.

6. Benda uji yang sudah dingin siap untuk dilakukan pengujian yang telah

ditetapkan.

3.4. Alat Alat – alat yang digunakan dalam proses pengujian bahan (pengujian

kekerasan Brinell, pengujian impak Charpy, pengujian porositas, pengujian struktur

mikro) dan alat – alat pendukungnya adalah sebagai berikut:

Page 50: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

32

a) Alat uji impak dengan prinsip Charpy

b) Alat uji kekerasan “Brinell hardness Tester MOD 100 MR”

c) Mikroskop

d) Kamera Nikon dengan Fuji Film ASA 200

e) Amplas 200CW, 700CW, 1000CW, dan 1200CW

f) Kikir

g) Majun

h) Autosol

i) Batu hijau

j) Jangka sorong

3.5. Proses Pengujian

3.5.1. Pengujian Komposisi

Benda coran dilakukan pengujian komposisi, bahan yang diuji

komposisi adalah Al - Si, dan Al - Si – 4,5%Cu. Pengujian ini dilakukan untuk

mengetahui komposisi bahan - bahan yang membentuknya.

Alat yang digunakan dalam pengujian ini adalah Emission Spectrometer

seperti ditunjukkan oleh Gambar 3.3. dengan langkah - langkah pengujian

sebagai berikut :

1. Pilih program untuk pengujian sesuai bahan utama yang diuji.

(Contoh : program untuk pengujian dengan unsur utama adalah

aluminium pilih program untuk pengujian aluminium).

Page 51: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

33

2. Tekan tombol start hingga bunyi spark (penembakan).

3. Penembakan dilakukan pada 4 tempat yang berbeda untuk mencapai

ketelitian yang tinggi.

4. Hasil yang telah diperoleh dari display di-print.

Keuntungan lain pengujian komposisi adalah mengendalikan kualitas

produk coran dan mengendalikan penggunaan penambah logam cair agar lebih

hemat.

Gambar 3.3 Emission Spectrometer

3.5.2. Pengujian impak

Pengujian impak dilakukan untuk mengetahui energi yang diperlukan

untuk mematahkan suatu bahan sehingga menunjukkan kualitas bahan tersebut.

Pada penelitian ini pengujian menggunakan metode Charphy seperti

ditunjukkan oleh Gambar 3.4., pengujian dilakukan dengan meletakkan benda

Page 52: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

34

uji pada tempat pengujian dengan posisi takikan berada di tengah - tengah gap

tempat benda uji tersebut dengan posisi takikan membelakangi pengayun,

kemudian pengayun dilepaskan sehingga menabrak benda uji, besarnya sudut

ayunan dicatat, dengan sudut ayun tanpa benda uji, berat pendulum, dan radius

pendulum diketahui dari spesifikasi alat uji kekerasan Brinell hardness Tester

MOD 100 MR di Lab Ilmu Logam Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

maka dapat diperoleh harga impaknya.

Spesifikasi alat yang diperlukan untuk perhitungan harga keuletan

yaitu :

1. Sudut ayun tanpa benda uji yaitu 147°

2. Berat pendulum ( G) yaitu 13,3N

3. Radius pendulum ( R ) yaitu 0,395 m

Data yang diperoleh kemudian dilakukan perhitungan dengan

menggunakan Persamaan 2.2 dan 2.4. Hasil perhitungan dianalisa dengan cara

memebandingkan hasil pengujian dari paduan – paduan yang telah diuji.

Page 53: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

35

Gambar 3.4 Alat uji Impak Charphy

3.5.3. Pengujian kekerasan

Tingkat kekerasan suatu bahan diuji menggunakan pengujian kekerasan

dengan melakukan pengujian pada 3 titik yang berbeda, nilai kekerasan masing

- masing titik yang telah diketahui dirata - rata untuk memperoleh nilai

kekerasan material tersebut. Alat uji kekerasan Brinell ditunjukkan oleh

Gambar 3.5.

Langkah – langkah pengujian kekerasan Brinell adalah sebagai berikut :

1. Benda uji diratakan pada permukaan atas dan bagian bawah secara

parallel.

2. Benda uji dilakukan pengujian (penekanan) sesuai dengan Tabel

pada bab 2 , untuk bola baja berukuran 5mm dengan benda uji

Page 54: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

36

aluminium maka digunakan gaya pada penetrator sebesar 125 kg.

Penekanan berlangsung selama 30 detik.

3. Setelah 30 detik lepaskan penekanan maka akan diperoleh diameter

bekas injakan.

4. Benda uji kemudian diamati dengan mikroskop dengan jangkauan

diameter bekas injakan seperti Gambar 2.8. pada Bab 2.

5. Data yang diperoleh digunakan sebagai perhitungan kekerasan

Brinell dengan menggunakan Persamaan 2.4. pada Bab 2.

6. Data yang diperoleh selanjutnya dilakukan analisa.

Gambar 3.5. Alat uji Brinell

Page 55: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

37

Gambar 3.6. Lup mikrometer

3.5.4. Pengujian Porositas

Pada pengujian porositas, benda uji yang telah rata digosok

permukaannya menggunakan amplas, batu hijau dan, autosol untuk

mendapatkan permukaan yang halus. Setelah dilakukan pemotretan

dengan pembesaran 50x dengan menggunakan mikroskop seperti

ditunjukkan oleh Gambar 3.7., pada gambar yang telah dicetak

dilakukan perhitungan presentase porositas seperti pada persamaan 2.5.

Perhitungan luasan dilakukan dengan bantuan milimeter blok yang telah

ditransparasikan. Gambar hasil pemotretan diletakkan pada bagian

bawah millimeter blok yang telah ditransparasikan, flek – flek hitam

dihitung luasannya dengan menjumlah semua kotak – kotak yang tepat

Page 56: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

38

diatas flek – flek hitam tersebut. Dengan cara yang sama dapat

diperoleh luasan total foto.

3.5.5. Pengujian struktur mikro

Untuk mengetahui struktur mikro pada material coran maka

dilakukan pengujian struktur mikro dengan langkah – langkah sebagai

berikut :

1. benda uji digosok menggunakan amplas, batu hijau dan autusol

sampai benar - benar halus.

2. Permukaan benda uji yangt telah digosok, dietsa dengan cara

ditetesi cairan NaOH selama 60 detik kemudian benda uji

dicelupkan ke dalam alkohol langkah ini bertujuan untuk

membuat benda uji terkorosi namun sangat tipis agar diketahui

cacat - cacat yang terjadi.

3. Permukaan yang telah dietsa yang menunjukkan perubahan

warna di amati menggunakan mikroskop seperti ditunjukkan

pada Gambar 3.5, lalu dilakukan pemotretan dengan pembesaran

200x maka akan terlihat bagian - bagian batas butir dan dan butir

pada permukaan coran melalui hasil pemotretan.

4. Hasil pemotretan kemudian dianalisa.

Page 57: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

39

Gambar 3.7 Mikroskop dan kamera pengujian mikro dan porositas

Page 58: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

40

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Pengujian dilakukan pada paduan aluminium, dengan bahan aluminium

silikon yang yang terdapat di pasaran dengan mencampurkan tembaga dengan

prosentase 2%, 3%, 4%, dan 4,5%. khusus untuk paduan tembaga sebanyak 4,5%

dilakukan proses penuaan pada suhu 200 o C dengan variasi waktu selama 12 jam,

24 jam, dan 36 jam. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian komposisi,

pengujian impak, pengujian kekerasan, porositas, dan struktur mikro.

4.1.Pengujian Komposisi

Bahan dasar aluminium silikon dilakukan pengujian komposisi kimia untuk

mengetahui kadar setiap unsur yang menjadi paduannya. Tabel 4.1. menunjukkan hasil

pengujian komposisi paduan aluminium silikon (Al-Si). Dari hasil pengujian komposisi

menunjukkan bahwa kandungan Aluminium adalah 97% , silicon 1,2%, sedangkan

unsur – unsur lain dibawah 1% .

Pengecoran dilakukan untuk memadukan aluminium silikon dengan variasi berat

tembaga sebesar 2%, 3%, 4%, dan 4,5%. Khusus untuk paduan aluminium silikon

dengan berat tembaga 4,5% (Al-Si-4,5%Cu) dilakukan pengujian komposisi dan

dilakukan proses aging untuk memberikan informasi komposisi dari hasil pengecoran

yang telah dilakukan, komposisi paduan sangat

Page 59: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

41

Tabel 4.1. Hasil Pengujian Komposisi Al-Si (sebelum dicor)

Unsur Test % Al 97,85 Si 1,2479 Fe 0,0056 Cu 0,0444 Mn 0,013 Mg 0,156 Cr 0,0148 Ni 0,0047 Zn 0,0666 Ti 0,0350 Co 0,0044 Pb 0,014 Sn 0,0075 Sr 0,0001 Ag 0,0000Zr 0,005

Tabel 4.2. Hasil Pengujian Komposisi Al Si 4,5%Cu (setelah dicor)

Unsur Test % Al 92,7079 Si 1,3700 Fe 0,4890 Cu 4,2900 Mn 0,7800 Mg 0,3300 Cr 0,0170 Ni 0,0074 Zn 0,0021 Ti 0,0002 Co 0,0012 Pb 0,0037 Sn 0,0001 Sr 0,0000 Ag 0,0000 Zr 0,0014

Page 60: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

42

menentukan karakteristik paduan tersebut.

Hasil yang diharapkan utuk paduan Al-Si-Cu dengan persentase berat tembaga

(Cu) adalah 4,5%, sedangkan dari hasil pengujian pada aluminium silikon yang sudah

dicor dengan persentase berat tembaga 4,5% menunjukkan angka 4,29% seperti

ditunjukkan pada Tabel 4.2. Hal ini disebabkan bahwa tembaga yang dicampurkan

tidak murni 100% sehingga hasil coran tidak memiliki kandungan berat tembaga tepat

4,5% tetapi mengalami penurunan hingga menjadi 4,29%. Hal lain yang

menyebabakan kandungan tembaga berkurang adalah hilangnya tembaga (terbakar)

saat dilakukan pencairan untuk pengecoran sehingga kadar tembaga pada coran

berkurang. Dari Tabel 4.2. menunjukkan unsur - unsur lain yang membentuk paduan

Al-Si-Cu memiliki persentase berat dibawah 1% kecuali silicon yang memiliki

persentase berat yaitu 1,37%. Hal ini mengakibatkan bahwa unsur – unsur lain selain

aluminium, silikon, dan tembaga tidak mempengaruhi karakteristik paduan secara

signifikan. Print out hasil penelitian laboratorium ditunjukkan pada Lampiran A.

4.2.Pengujian Impak

Pegujian impak prinsip Charpy menggunakan 3 buah benda uji (spesimen)

untuk mendapatkan hasil yang teliti. Pengujian ini untuk mengetahui patah getas

material, jadi material diuji mengalami patah secara tiba - tiba tanpa deformasi plastis.

Harga keuletan yang telah didapatkan dari pengujian dengan metode Charpy

ditunjukkan oleh Tabel 4.3. Perhitungan secara lengkap ditunjukkan pada

Lampiran B

Page 61: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

Paduan Al Si 2%Al Si 3%Al Si 4%Al Si 4,5Al Si 4,5Al Si 4,5Al Si 4,5

%Cu %Cu %Cu 5%Cu 5%Cu (ag. 125%Cu (ag. 245%Cu (ag. 36

Hasi

penamba

peningka

Tab

spes

12jam) 14jam) 16jam) 1

Gamb

l pengujian

ahan unsur

atan unsur C

bel 4.3 Data

simen 1 sp133 134 134

133,5135,5134,5134,5

bar 4.1 Grafi

n yang ter

r tembaga

Cu pada padu

hasil penguj

ßpesimen 2

134133133

133,5135

134,5135

fik harga keu

rlihat dalam

(Cu) mam

uan diikuti p

ujian Impak C

spesimen 3133

132,5132131135

135,5134,5

uletan (ak) de

m Gambar

mpu menin

pula dengan p

Charpy

ß Rata - ra

133 133 133 133 135 135 135

engan varias

4.1 menun

ngkatkan an

peningkatan

ata ak ( J

1,1,1,1,0,0,0,

si Cu

njukkan bah

ngka keule

n angka keule

43

J/cm2)

,00,02,03,06,85,88,89

hwa

etan,

etan

Page 62: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

44

yang dimiliki oleh paduan tersebut. Angka keuletan tertinggi dicapai oleh paduan

Al-Si-4,5%Cu. Hal ini terjadi karena atom – atom Cu yang ditambahkan pada

paduan Al-Si menempati tempat kosong atau celah dari struktur atom Al-Si

(interestitial) seperti ditunjukkan oleh Gambar 4.2. sehingga akan memeperbaiki

sifat – sifat paduan tersebut, hal ini ditunjukkan oleh meningkatnya keuletan pada

paduan Al-Si setelah ditambahkan tembaga(Cu).

Gambar 4.2 Interstitial solid solution (Liu, Yinong, A,

www.mech.uwa.edu.au)

Page 63: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

Gam

Gamba

yaitu pad

proses pen

penuaan i

waktu ya

penelitian

mengalam

Gamba

kenaikkan

melebihi a

mbar 4.3 Grafpad

ar 4.3. men

duan yang te

nuaan menu

ini menggun

ang diperluk

n yang dicap

mi penuaan 2

ar 4.5. menu

n keuletan, a

angka keulet

fik harga keuduan Al-Si-4

nujukkan pad

elah menga

urut buku acu

nakan suhu 2

kan untuk p

apai menunju

200 oC.

ujukkan dari

apabila wakt

tan paduan A

uletan (ak) d,5%Cu

duan yang

lami proses

uan adalah d

200oC, dihar

proses aging

ukkan adan

waktu penu

tu penuaan d

Al-Si-Cu tan

dengan varia

mengalami

s penuaan, h

dibawah 200

rapkan bahw

g semakin

nya penurun

uaan 12 jam,

ditambah m

npa proses pe

asi waktu agi

penurunan

hal ini terja

0oC, sedangk

wa semakin

singkat, na

nan angka k

, 24 jam, dan

aka keuletan

enuaan.

ing pada

angka keule

adi karena p

kan pada pro

temperatur n

amun hasil

keuletan sete

n 24 jam ter

n akan naik

45

etan

pada

oses

naik

dari

elah

rjadi

dan

Page 64: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

4

No

1 Du2 Al3 Al4 Al5 Al6 Al7 Al8 Al9 Al

4.3. Pengu

Pad

udukan pabrl-Si l Si 2%Cu l Si 3%Cu l Si 4%Cu l Si 4.5%Cu l Si 4.5%Cu l Si 4.5%Cu l Si 4.5%Cu

G

ujian Keker

Tabe

duan

rikan

(ag. 12jam)(ag. 24jam)(ag. 36jam)

Gambar 4.4

rasan

el 4.4 Data h

P(kg)

125 125 125 125 125 125

125 125 125

Grafik harga

hasil pengujia

D(mm)

5 5 5 5 5 5 5 5 5

a kekerasan

an kekerasan

d(m

d1 d1.43 11.58 11.38 11.37 11.33 11.33 11.52 11.49 11.49 1

Brinell deng

n Brinell

mm)

d2 d3.43 1.4.59 1.5.38 1.3.39 1.3.35 1.2.29 1.2.49 1.4.50 1.4.46 1.4

gan variasi b

d

3 rata-rata

4 1.4257 1.5837 1.3835 1.3729 1.3225 1.2947 1.4947 1.4948 1.48

bahan

46

BHN-

2 77 8 62 8 82 7 83 2 89 9 94 9 70 9 70 8 71

Page 65: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

47

Besarnya pengujian kekerasan ini dipengaruhi oleh persentase Cu yang

ditambahkan hal ini ditunjukkan oleh besar kecilnya diameter bekas injakan,

besarnya diameter bekas injakan bola baja mewakili tingkat kekerasan bahan yang

diuji, semakin besar diameter bekas injakan oleh bola baja yang terbentuk maka

kekerasannya akan menurun, demikian pula sebaliknya semakin kecil diameter

bekas injakan yang terbentuk oleh bola baja maka kekerasannya akan meningkat.

Perhitungan secara lengkap ditunjukkan pada Lampiran C.

Gambar 4.4. menunjukkan bahwa semakin banyak pemberian unsur Cu

(tembaga) dari 2%, 3%, 4%, hingga 4,5% pada aluminium silikon akan

mengakibatkan meningkatnya kekerasan pada paduan tersebut. Seperti halnya pada

pembahasan hasil pengujian impak bahwa atom – atom Cu yang masuk pada paduan

Al-Si menempati tempat yang kosong atau celah – celah pada struktur atom Al-Si

seperti ditunjukkan oleh Gambar 4.1. sehingga paduan yang baru akan memiliki sifat

yang baik dari sebelumnya(sebelum ditambahkan tembaga) yaitu kekerasannya akan

meningkat.

Kekerasan tertinggi dicapai pada penambahan Cu (tembaga) sebesar 4,5%. Dari

data diatas juga ditunjukkan bahwa kekerasan paduan Al-Si-Cu hasil coran lebih

tinggi dibandingkan dengan dudukan pabrikan yang biasa terpasang pada sepeda

motor.

Page 66: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

4

Gambar 4.5

Hasil

proses pe

aging, hal

menujukk

kekerasan

angka kek

4.4. Penga

Sepert

pemotreta

ditunjukk

5 Grafik hargpada padu

pengujian k

enuaan 200

l ini disebabk

kan dari wa

n, apabila wa

kerasan padu

matan Poro

ti telah dike

an terlebih d

kan dengan a

ga kekerasanuan Al-Si-4,

kekerasan p

oC mengala

kan karena w

aktu penuaan

aktu penuaan

uan Al-Si-Cu

ositas

etahui penga

dahulu pada

adanya flek

n Brinell den,5%Cu.

pada paduan

ami penurun

waktu penua

n 12 jam, 2

n ditambah m

u tanpa prose

amatan poro

a spesimen

hitam pada

ngan variasi

n Al-Si-4,5%

nan kekerasa

aan yang kur

24 jam, dan

maka kekera

es penuaan.

ositas ini dil

dengan pem

a hasil pemo

waktu penu

%Cu yang t

an dari seb

rang lama, d

n 24 jam ter

asan akan na

lakukan den

mbesaran 50

otretan, besa

aan (aging)

telah dilaku

elum dilaku

dari Gambar

rjadi kenaik

aik dan mele

ngan melaku

0 kali, Poros

arnya poros

48

ukan

ukan

4.5.

kkan

ebihi

ukan

sitas

sitas

Page 67: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

49

diperoleh dengan persamaan 2.5. Besarnya porositas ditunjukkan pada Tabel 4.5 dan

Gambar 4.6. dari data tersebut diketahui bahwa bahan coran Al – Si memiliki

persentase porositas tertinggi, penambahan tembaga dari 2% hingga 4,5% seperti

pada Grafik 4.3. menurunkan tingkat porositas paduan tersebut. Penurunan paling

tinggi ditunjukkan pada paduan yang mengalami penambahan Cu sebesar 4,5%

yaitu sebesar 0,344%, hal ini menunjukkan semakin banyak Cu yang diberikan (

dari 2% hingga 4,5%) dapat menurunkan persentase porositas paduan ini.

Perhitungan persentase porositas secara lengkap ditunjukkan pada lampiran D

Tabel 4.5 Data hasil pengujian porositas

No Paduan Porositas (%) 1 Dudukan pabrikan 0,246 2 Al Si Bahan coran 4,055 3 Al Si 2%Cu 0,59 4 Al Si 3%Cu 0,493 5 Al Si 4%Cu 0,484 6 Al Si 4.5%Cu 0,344

7 Al Si 4.5%Cu (ag. 12jam) 2,105

8 Al Si 4.5%Cu (ag. 24jam) 1,683

9 Al Si 4.5%Cu (ag. 36jam) 1,304

Page 68: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

Besarn

sendiri a

permukaa

yang tidak

Poros

kemungk

pengecora

porositas

terjebak

cetakan y

basah, tem

Gambar 4.

nya presenta

antara lain

an yang me

k merata.

sitas ini terj

inan yang

an yang m

yang besar,

pada coran,

yang kurang

mperature pe

6 Grafik per

ase porositas

mempen

engalami po

jadi karena

menyebabka

memanfaatkan

karena pada

, selain itu

baik, penuan

enuangan ya

rsentase poro

s pada coran

ngaruhi kek

rositas yang

adanya cac

an logam m

n grafitasi

a saat penuan

porositas j

ngan yang te

ang rendah, c

ositas denga

n sangat me

kuatan, men

g besar sehi

cat pada log

mengalami c

akan lebih

ngan dengan

juga bisa te

erlalu lamba

cetakan terla

an variasi bah

empengaruhi

nurunkan k

ingga terjad

gam hasil c

cacat terseb

memungkin

n metode ini

erjadi karen

at, cawan tua

alu kering.

han

i sifat logam

kekerasan p

dinya kekera

coran, beber

but. Cacat p

nkan terjadi

i ada udara y

na permeabil

ang atau salu

50

m itu

pada

asan

rapa

pada

inya

yang

litas

uran

Page 69: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

51

Pencegahan dapat dilakukan dengan perencanaan cetakan yang baik,

pemeriksaan pada cetakan, menghilangkan kotoran atau terak saat pencairan logam,

mempertimbangkan kecepatan saat penuangan.

Dari Gambar 4.6. menujukkan bahwa dudukan pabrikan memiliki porositas

terkecil dibandingkan dengan Al-Si-Cu sebelum atau sesudah dilakukan proses

aging hal ini bisa terjadi karena proses pembuatan dudukan pabrikan, pembuatan

tersebut dilakukan denga cara cetak tekan atau die casting terbukti dengan cara ini

jauh lebih baik hasilnya jika dibandingkan dengan pengecoran yang memanfaatkan

gravitasi.

Selain dapat mencetak dengan jumlah yang banyak pada waktu yang singkat,

cara ini meminimalisasi cacat – cacat yang terjadi karena penuangan dilakukan

dengan sangat cepat dan bertekanan tinggi sehingga rongga – rongga udara yang

terbentuk sangat kecil dan sangat sedikit bila dibandingkan dengan pengecoran yang

memanfaatkan gravitasi.

Selain itu dengan cara pengecoran die casting struktur yang rapat dapat

dihasilkan. Cara ini membuat coran memiliki sifat – sifat mekanik yang baik bila

dibandingkan dengan pengecoran gravitasi.

Pada Gambar 4.7. menunjukkan bahwa adanya proses penuaan pada suhu 200 oC

dengan waktu penuaan 12 jam, 24 jam, dan 36 jam menyebabkan porositas

bertambah besar sehingga menurunkan kualitas dari coran atau menurunkan tingkat

kekerasan dan keuletannya.

Page 70: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

Gama

Gambar

aluminium,

butir.

Pengam

Gambar 4.8

abar 4.7 GrafAl-

r 4.2 menuju

, sedangkan

matan porosit

8.

P

fik persentasSi-4,5%Cu.

ukkan bagian

bagian – y

tas melalui

Gamba

Porositas

se porositas

n yang berw

yang berwar

foto dengan

ar 4.8 Porosi

dengan wak

arna terang

rna hitam s

n pembesara

itas Al Si 3C

ktu penuaan (

dari gambar

seperti cacin

an 50 kali d

Cu

(aging ) pad

r tersebut ad

ng adalah b

ditunjukkan o

52

duan

alah

batas

oleh

Page 71: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

53

Gambar 4.9 Struktur makro Al - Si

Gambar 4.10 Struktur makro Al Si 4,5%Cu

Page 72: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

54

Gambar 4.11 struktur makro Al Si 4,5%Cu penuaan 12 jam

Gambar 4.12 Porositas Al Si 4,5%Cu dengan penuaan 24 jam

Page 73: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

55

Gambar 4.13 Porositas Al Si 4,5%Cu dengan penuaan 36 jam

Gambar 4.14 Porositas dudukan shock breaker asli pabrikan

Page 74: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

56

4.5.Pengamatan Struktur Mikro

Pengamatan struktur mikro bahan coran (pembesaran 200x) dapat dilihat pada

foto mikro yang terdapat di bawah ini :

Gambar 4.15 Struktur Mikro Al–Si-4%Cu

Gambar 4.16 Struktur Mikro Al–Si-4,5%Cu

Page 75: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

57

Gambar 4.17 Struktur mikro Al Si 4.5%Cu dengan penuaan 24 jam

Gambar 4.18 Struktur mikro Al Si 4.5%Cu dengan penuaan 36 jam

Page 76: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

58

Gambar 4.19 Struktur mikro dudukan shock breaker asli pabrikan Dari pengujian struktur mikro diketahui bahwa penambahan Cu

mempengaruhi struktur paduan Al-Si, hal ini ditunjukkan bahwa semakin banyak

penambahan Cu struktur butiran menjadi semakin besar yang mengakibatkan

kekerasan dan keuletan akan meningkat, namun apabila penambahan Cu semakin

banyak maka akan menurunkan kembali kekuatannya.

Struktur mikro setelah proses penuaan selama 24 jam seperti ditunjukkan

oleh Gambar 4.17, terlihat warna gelap berkurang, hal ini disebabkan karena pada

proses penuaan terjadi perubahan struktur yang bertujuan untuk memperbaiki struktur

paduan yaitu dengan struktur yang lebih halus. Waktu penuaan yang kurang

mengakibatkan Cu belum berdifusi dengan baik terhadap paduan Al-Si, bila

dibandingkan dengan struktur mikro paduan Al-Si-4,5%Cu setelah proses penuaan

selama 36 jam seperti ditunjukkan oleh Gambar 4.18 terlihat semakin berkurangnya

Page 77: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

59

warna hitam hal ini disebabkan oleh difusi atom yang lebih lama sehingga butiran

tampak lebih baik strukturnya dibandingkan dengan struktur mikro paduan Al-Si-Cu

yang mengalami proses penuaan 24 jam.

Gambar 4.19. menunjukkan struktur mikro dudukan shock breaker asli

pabrikan, dari gambar tersebut terlihat struktur butiran lebih halus dan merata, salah

satu penyebabnya adalah cara pengecoran yang mengunakan cetak tekan yang

sanggup menghasilakan coran dengan struktur yang lebih baik karena cepatnya proses

penuangan, dengan cetakan terbuat dari logam yang dibuat sedemikian sehingga tidak

ada udara yang terjebak pada cetakan dan cetakan relatif selalu bersih.

Page 78: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

60

BAB V

KESIMPULAN

Dari hasil penelitian mengenai paduan Al-Si-Cu dapat diperoleh

beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Penambahan tembaga (Cu) hingga 4,5% berat akan menaikkan keuletan

paduan Al-Si. Keuletan tertinggi dicapai paduan Al-Si-4,5%Cu sebesar 1,06

J/cm2 .

2. Penambahan tembaga (Cu) hingga 4,5% berat pada paduan Al-Si

meningkatkan kekerasan, kekerasan tertinggi dicapai paduan Al-Si-4,5%Cu

sebesar 94 HB. Paduan Al-Si dengan tembaga hingga 4,5% berat memiliki

kekerasan lebih tinggi dari kekerasan dudukan asli pabrikan. Proses

penuaan menurunkan kekerasan.

3. Penambahan tembaga (Cu) hingga 4,5% berat dapat memperbaiki porositas.

Porositas paduan Al-Si dengan tembaga hingga 4,5% berat lebih tinggi

dibandingkan dengan persentase porositas pada dudukan asli pabrikan.

Persentase porositas mengalami kenaikan setelah proses penuaan

4. Pada setiap penambahan Cu terjadi perubahan struktur mikro yang

meningkatkan sifat mekanisnya. Proses penuaan dapat memperhalus

butiran.

Page 79: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

61

5. Sebagai bahan dudukan shock breaker sepeda motor, Paduan Al-Si-Cu

tidak perlu dikakukan proses penuaan.

Page 80: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

62

DAFTAR PUSTAKA

_____, 1973, JIS Hand Book Non-Ferrous Metals And Metarlurgy, Tokyo-Japan. _____, 2004. Tutorial-duralumin, www.ok.oc.id, 06 November 2008. _____, 2005. Aluminum-process,www.rocksandminerals.com, 02 Februari 2009.

_____, Introduction to the Engineering Properties of Steels, www.fgg.uni-lj.si, 23 Juni 2009.

Bradbury, E. J., 1991, Dasar Metalurgi Untuk Rekayasawan, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

Amstead,B.H., Ostwald, F.Philip., L. Begeman, Myren., 1993, Teknologi Mekanik,

Edisi ke-7, jilid I, Penerbit Erlangga, Jakarta.

Liu, Yinong, A, 2003, Crystal Structures of Solids , www.mech.uwa.edu.au, 23 Juni 2009.

Sil cock, 1973, Heal and hardening γ inst. Metals. Surdia, T., Hijiiwa, K., 1986, Teknik Pengecoran Logam, cetakan ke-8, PT. Pradnya

Paramita, Jakarta. Surdia, T., Saito, S., 1999, Pengetahuan Bahan Teknik, cetakan ke-4, PT. Pradnya

Paramita, Jakarta. Suroto, A., Sudibyo, B., Ilmu Logam dan Metalurgi, Akademi Teknik Mesin Industri,

Surakarta

Page 81: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

LAMPIRAN

Page 82: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

LAMPIRAN A

Page 83: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta
Page 84: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta
Page 85: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

LAMPIRAN B

Page 86: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

Perhitungan Harga Keuletan

Diketahui

Berat pendulum (G) = 13,31 N

Radius pendulum (R) = 0,394 m

Sudut α ( tanpa benda uji) = 147°

Data Pengujian

Paduan ß ß Rata - rata spesimen 1 spesimen 2 spesimen 3 Al Si 2%Cu 133 134 133 133,33 Al Si 3%Cu 134 133 132,5 133,17 Al Si 4%Cu 134 133 132 133,00 Al Si 4.5%Cu 133,5 133,5 131 132,67 Al Si 4.5%Cu (ag. 12jam) 135,5 135 135 135,17 Al Si 4.5%Cu (ag. 24jam) 134,5 134,5 135,5 134,83 Al Si 4.5%Cu (ag. 36jam) 134,5 135 134,5 134,67

Harga keuletan dapat dengan persamaan 2.1 dan 2.3:

Harga Keuletan = (cm2)patahan penampang Luas

(J)patah Tenaga

Tenaga Patah = G x R x ( cos ß - cos α) (Joule)

Perhitungan:

1. Harga Keuletan (Al-Si-2%Cu) = patahanpenampangLuas

patahTenaga

Page 87: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

= ( )18,0

coscos⋅−⋅⋅ αβRG

= ( )18,0

147cos33,133cos394,0313,13⋅

−⋅⋅

= 1.00139 Joule / cm2

2. Harga Keuletan (Al-Si-3%Cu) = patahanpenampangLuas

patahTenaga

= ( )18,0

coscos⋅−⋅⋅ αβRG

= ( )18,0

147cos166,133cos394,0313,13⋅

−⋅⋅

= 1,01531 Joule / cm2

3. Harga Keuletan (Al-Si-4%Cu) = patahanpenampangLuas

patahTenaga

= ( )18,0

coscos⋅−⋅⋅ αβRG

= ( )18,0

147cos133cos394,0313,13⋅

−⋅⋅

= 1,02926 Joule / cm2

4. Harga Keuletan (Al-Si-4,5%Cu) = patahanpenampangLuas

patahTenaga

= ( )18,0

coscos⋅−⋅⋅ αβRG

Page 88: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

= ( )18,0

147cos667,132cos394,0313,13⋅

−⋅⋅

= 1,05729 Joule / cm2

5. Harga Keuletan (Al-Si-4,5%Cu = patahanpenampangLuas

patahTenaga

Aging 12 jam) = ( )18,0

coscos⋅−⋅⋅ αβRG

= ( )18,0

147cos1667,135cos394,0313,13⋅

−⋅⋅

= 0,85082 Joule / cm2

6. Harga Keuletan (Al-Si-4,5%Cu = patahanpenampangLuas

patahTenaga

Aging 24 jam) = ( )18,0

coscos⋅−⋅⋅ αβRG

= ( )18,0

147cos833,134cos394,0313,13⋅

−⋅⋅

= 0,87785 Joule / cm2

7. Harga Keuletan (Al-Si-4,5%Cu = patahanpenampangLuas

patahTenaga

Aging 36 jam) = ( )18,0

coscos⋅−⋅⋅ αβRG

Page 89: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

= ( )18,0

147cos667,134cos394,0313,13⋅

−⋅⋅

= 0,89142 Joule / cm2

Dari perhitungan diatas sehingga didapat harga keuletan, seperti pada tabel dibawah :

Paduan ß ß Rata - rata ak ( J/cm2) spesimen 1 spesimen 2 spesimen 3 Al Si 2%Cu 133 134 133 133.33 1,00139 Al Si 3%Cu 134 133 132,5 133,17 1,01531 Al Si 4%Cu 134 133 132 133,00 1,02926 Al Si 4.5%Cu 133,5 133,5 131 132,67 1,05729 Al Si 4.5%Cu (ag. 12jam) 135,5 135 135 135,17 0,85082 Al Si 4.5%Cu (ag. 24jam) 134,5 134,5 135,5 134,83 0,87785 Al Si 4.5%Cu (ag. 36jam) 134,5 135 134,5 134,67 0,89142

Page 90: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

LAMPIRAN C

Page 91: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

Perhitungan Kekerasan Brinell

Data pengujian Uji Kekerasan

No Paduan P(kg) D(mm) d(mm) d d1 d2 d3 rata-rata 1 Dudukan pabrikan 125 5 1,43 1,43 1,4 1,42 2 Al-Si 125 5 1,58 1,59 1,57 1,58 3 Al Si 2%Cu 125 5 1,38 1,38 1,37 1,38 4 Al Si 3%Cu 125 5 1,37 1,39 1,35 1,37 5 Al Si 4%Cu 125 5 1,33 1,35 1,29 1,32 6 Al Si 4.5%Cu 125 5 1,33 1,29 1,25 1,29 7 Al Si 4,5%Cu (ag. 12jam) 125 5 1,52 1,49 1,47 1,49 8 Al Si 4,5%Cu (ag. 24jam) 125 5 1,49 1,50 1,47 1,49 9 Al Si 4,5%Cu (ag. 36jam) 125 5 1,49 1,46 1,48 1,48

Angka kekerasan dapat ditentukan dengan persamaan 2.4

Angka kekerasan Brinell (HB) : ( )22

2

dDDD

P

−−π

Keterangan:

P = beban yang diberikan pada Indentor (kg)

D = diameter Indentor (mm)

d = diameter bekas injakan (mm)

Perhitungan:

1. Harga Kekerasan (dudukan shock = ( )22

2

dDDD

P

−−π

breaker asli pabrikan) = ( )22 42,15551252

−−

π

= 77,34 HB

Page 92: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

2. Harga Kekerasan (Al-Si) = ( )22

2

dDDD

P

−−π

= ( )22 58,15551252

−−

π

= 62,15 HB

3. Harga Kekerasan (Al-Si-2%Cu) = ( )22

2

dDDD

P

−−π

= ( )22 3767,15551252−−

π

= 82,40 HB

4. Harga Kekerasan (Al-Si-3%Cu) = ( )22

2

dDDD

P

−−π

= ( )22 37,15551252

−−

π

= 83,22 HB

5. Harga Kekerasan (Al-Si-4%Cu) = ( )22

2

dDDD

P

−−π

= ( )22 3233,15551252−−

π

= 89,31 HB

Page 93: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

6. Harga Kekerasan (Al-Si-4,5%Cu) = ( )22

2

dDDD

P

−−π

= ( )22 29,15551252

−−

π

= 94,07 HB

7. Harga Kekerasan (Al-Si-4,5%Cu = ( )22

2

dDDD

P

−−π

Aging 12 jam) = ( )22 1,49335551252−−

π

= 69,78 HB

8. Harga Kekerasan (Al-Si-4,5%Cu = ( )22

2

dDDD

P

−−π

Aging 24 jam) = ( )22 4867,15551252−−

π

= 70,42 HB

9. Harga Kekerasan (Al-Si-4,5%Cu = ( )22

2

dDDD

P

−−π

Aging 36 jam) = ( )22 4767,15551252−−

π

Page 94: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

= 71,40 HB

Dari perhitungan diatas sehingga didapat angka Brinell, seperti pada tabel dibawah

No Paduan P(kg) D(mm) d(mm) d BHN d1 d2 d3 rata-rata 1 Dudukan pabrikan 125 5 1,43 1,43 1,4 1,4200 77,342 Al-Si 125 5 1,58 1,59 1,57 1,5800 62,15 3 Al Si 2%Cu 125 5 1,38 1,38 1,37 1,3767 82,40 4 Al Si 3%Cu 125 5 1,37 1,39 1,35 1,3700 83,22 5 Al Si 4%Cu 125 5 1,33 1,35 1,29 1,3233 89,31 6 Al Si 4,5%Cu 125 5 1,33 1,29 1,25 1,2900 94,07 7 Al Si 4,5%Cu (ag. 12jam) 125 5 1,52 1,49 1,47 1,4933 69,78 8 Al Si 4,5%Cu (ag. 24jam) 125 5 1,49 1,50 1,47 1,4867 70,42 9 Al Si 4,5%Cu (ag. 36jam) 125 5 1,49 1,46 1,48 1,4767 71,40

Page 95: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

LAMPIRAN D

Page 96: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

Perhitungan Persentase Porositas

%100

×=totalluasanjumlah

porositasluasanjumlahporositasPersentase

1. Persentase porositas Al-Si-2%Cu

= 11136

67 x100

= 0,59 %

2. Persentase porositas Al-Si-3%Cu

= 11136

56 x100%

= 0,493%

3. Persentase porositas Al-Si-4%Cu

= 11136

55 x100%

= 0,484%

4. Persentase porositas Al-Si-4,5%Cu

= 11136

39 x100%

= 0,344%

Page 97: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

5. Persentase porositas Al-Si-4,5%Cu dengan waktu aging 12 jam

= 11136

239 x100%

= 2,105 %

6. Persentase porositas Al-Si-4,5%Cu dengan waktu aging 24 jam

= 11136

191 x100%

= 1,683 %

7. Persentase porositas Al-Si-4,5%Cu dengan waktu aging 36 jam

= 11136

148 x100%

= 1,304 %

8. Persentase porositas Al-Si

= 11136

461 x100%

= 4,055 %

9. Persentase porositas Dudukan shock breaker asli pabrikan

= 11136

28 x100%

Page 98: SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN Al complete1].pdf · 2018. 7. 9. · diteliti sifat fisis dan mekanis aluminium silikon setelah dipadukan dengan tembaga dengan variasi berat, serta

= 0,246 %

Dari perhitungan diatas sehingga didapat persentase porositas, seperti pada tabel

dibawah:

No Paduan Porositas

(%)

1 Dudukan pabrikan 0,246

2 Al Si Bahan coran 4,055

3 Al Si 2%Cu 0,59

4 Al Si 3%Cu 0,493

5 Al Si 4%Cu 0,484

6 Al Si 4.5%Cu 0,344

7 Al Si 4.5%Cu (ag. 12jam) 2,105

8 Al Si 4.5%Cu (ag. 24jam) 1,683

9 Al Si 4.5%Cu (ag. 36jam) 1,304