pengaruh aging 140, 160, 180 dan 200 derajat celcius selama ...

i

PENGARUH AGING 140, 160, 180 DAN 200 DERAJAT

CELCIUS SELAMA 3 JAM TERHADAP SIFAT MEKANIS

PADA ALUMINIUM PADUAN TEMBAGA 4,5%

SKRIPSI

Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin S-1

Disusun oleh :

AGHA WAHYU HENDRATAMA

NIM : 145214071

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2018

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

THE EFFECT OF AGING 140, 160, 180 AND 200 CELSIUS

DEGREE DURING 3 HOURS TOWARDS MECHANICAL

PROPERTIES OF 4,5 PERCENTS ALUMINIUM COPPER

ALLOY

FINAL PROJECT

As Partical Fulfillment of the Requirement

To Obtained The Sarjana Teknik degree In Mechanical Engineering

By

AGHA WAHYU HENDRATAMA

Student Number : 145214071

MECHANICAL ENGINGEERING STUDY PROGRAM

DEPARTEMENT OF MECHANICAL ENGINGEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2018


vii

INTISARI

Meningkatnya penggunaan aluminium pada saat ini salah satunya adalah

aluminium merupakan logam yang paling berlimpah urutan ketiga di permukaan

bumi. Aluminium juga memiliki banyak kelebihan jika dibandingkan dengan

logam lainnya diantaranya titik leburnya yang relatif rendah, massanya yang

ringan, serta tahan terhadap korosi. Maka dari itu banyak peneliti yang ingin

mengembangkan kelebihannya tersebut. Salah satu caranya adalah dengan

memberi perlakuan aging (proses pemanasan kembali).

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur aging

terhadap sifat mekanis dari aluminium yang dipadukan dengan tembaga. Bahan

utama yang digunakan adalah aluminium yang kemudian dicor ulang dan diberi

tembaga dengan kadar sebesar 4,5%. Kemudian setelah dicor selanjutnya diaging

selama 3 jam, dengan variasi temperatur aging 140ºC , 160ºC, 180 C dan 200 C.

Pengujian mekanis ini terdiri dari 2 pengujian yaitu: pengujian kekerasan dan

pengujian tarik. Bentuk dimensi benda uji mengacu pada ASTM A370.

Pada pengujian kekerasan, diketahui bahwa perlakuan aging selama 3 jam

pada paduan Al-Cu dapat meningkatan kekerasan, hingga kekerasan tertinggi

pada suhu 160ºC yaitu sebesar 73,04 BHN, terjadi penurunan kekerasan pada

suhu 180ºC dan 200ºC. Pada pengujian tarik, diketahui bahwa perlakuan aging

selama 3 jam pada paduan Al-Cu dapat meningkatkan kekuatan tarik, kekuatan

tarik tertinggi terjadi pada suhu C yaitu sebesar 152,08 Mpa.

Kata Kunci: Al-Cu, aging, brinell, uji tarik


viii

ABSTRACT

Nowadays the utilization of aluminium is increase, thus this material

occupies the third metal that is mostly abundant in the earth’s surface. Aluminium

also has many advantages if it compares to other metals such as its relatively low

melting point, undemanding mass, and resistance from the corrosion. Therefore,

many researchers want to develop these advantages above. One of the methods is

by aging treatment (reheating process).

The purposes of this experiment are to determine the effect of aging

temperature towards the mechanical characteristic of aluminium alloy and copper.

The main ingredient that is used for the experiment is recasting aluminium alloy

with 4.5% proportion of copper. Subsequently, after the casting process,

aluminium is going to be treated with aging process for 3 hours with aging

temperature variation of 140 ºC, 160 ºC, 180 ºC, and 200 ºC. The mechanical

testing for this experiment consists of 2 tests, hardness testing and tensile testing.

Shape and dimension of the research object refers to ASTM A370.

Looking at hardness testing, it is known that the aging treatment for 3 hours in Al-

Cu alloys could increase the hardness of the material itself, thus until the highest

hardness at the temperature of 160ºC that is equal with 73.04 BHN, the hardness

of the material decrease at temperature of 180ºC and 200ºC. Turning to tensile

testing, it is known that aging treatment for 3 hours in Al-Cu alloy could increase

the tensile strength, the highest increasing tensile strength occurred at the

temperature of C with the value of the strength is 152.08 Mpa.

Keywords : Al-Cu alloy, aging, brinell, tensile testing


ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang

telah melimpahan kasih sayang-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi

dengan baik dan tepat pada waktunya.

Tujuan dari penyusun skripsi ini adalah untuk memenuhi salah satu syarat

wajib mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta untuk memperoleh ijazah dan gelar S1 Teknik Mesin.

Dalam pengerjaan skripsi ini telah melibatkan banyak pihak yang sangat

membantu dan memberi bimbingan, nasihat, dan doa. Yang akhirnya penulis

dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik dan maksimal. Oleh karena itu,

dengan segala kerendaharan hati dan ketulusan, penulis mengucapkan terima

kasih kepada :

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

Sanata Dharma Yogyakarta.

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

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

3. Budi Setyahandana, M.T., selaku dosen pembimbing skripsi serta dosen

pembimbing akademik.

4. Agoeng Boediharto Darsoegondo dan Hanny Indrajati. sebagai orang tua penulis

yang selalu memberi semangat baik yang berupa materi dan doa bagi penulis.

5. Bagas Oktafandi Hendrarto sebagai adik penulis yang selalu mendukung penulis

dalam mengerjakan skripsi.

6. Keluarga Darsoegondo yang selalu memberi dukungan bagi penulis.


xi

DAFTAR ISI

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

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

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

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

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

HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI .............................. vi

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

ABSTRACT ................................................................................ viii

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

DAFTAR ISI ............................................................................... xi

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

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

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2 Rumusan Masalah............................................................................... 2

1.3 Tujuan Penelitian................................................................................ 3

1.4 Batasan Masalah................................................................................. 3

1.5 Manfaat Penelitian.............................................................................. 4

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori....................................................................................... 5

2.1.1 Sifat Aluminium................................................................ 6

2.1.2 Aluminium Murni.............................................................. 6

2.1.3 Paduan Aluminium............................................................ 7

2.1.3.1 Klasifikasi Paduan Aluminium.............................. 7

2.1.3.2 Paduan Al Utama................................................... 8

2.1.3.3 Paduan Aluminium – Tembaga (Al-Cu)................ 11

2.1.3.4 Paduan Aluminium – Mangan (Al-Mn)......... . ...... . 12

2.1.3.5 Paduan Aluminium – Silikon (Al-Si)................. .... 12

2.1.4 Sifat Mekanik dan Pengujiannya.................................. ..... 14

2.1.4.1 Uji Tarik................................................ .. ....... 15


xii

2.1.4.2 Uji Impact.............................................. .. ....... 17

2.1.4.3 Uji Kekerasan........................................... ....... 19

2.1.4.3.1 Pengujian Brinell...,........................ ...... 19

2.1.4.3.2 Pengujian Rockwell.................... . ....... 21

2.1.4.3.3 Pengujian Vickers....................... . ....... 22

2.1.5 Aging…………………………………………………… 24

2.1.6 Normalizing........................................................................ 25

2.2 Tinjauan Pustaka.............................................................................. 26

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Skema Penelitian.......................................................................... ..... 27

3.2 Bahan dan Alat Penelitian ...................................................... .......... 28

3.2.1 Bahan Penelitian ............................................................ ..........28

3.2.2 Alat Penelitian ............................................................... ..........29

3.2.2.1 Alat Pemesinan ..................................... ..........39

3.2.2.2 Alat Pengujian ...................................... ..........31

3.2.2.3 Alat-Alat Pendukung ............................ ..........33

3.3 Proses Pengecoran.............................................................. ... ..........40

3.3.1 Proses Persiapan Pengecoran ........................................ ..........40

3.3.2 Proses Pengecoran Paduan Al-Cu ................................. ..........40

3.4 Pembuatan Benda Uji........................................................................41

3.4.1 Pembuatan Benda Uji Kekerasan.............................................41

3.4.2 Pembuatan Benda Uji Tarik......................................................41

3.5 Proses Perlakuan Panas ......................................................... ..........42

3.5.1 Proses Normalizing ....................................................... ..........42

3.5.2 Proses Aging ................................................................. ..........42

3.6 Pengujian Spesimen ............................................................. ..........43

3.6.1 Pengujian Kekerasan ..................................................... ..........43

3.6.2 Pengujian Tarik ............................................................. ..........44


xiii

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengujian ..................................................................... ..........45

4.2 Data Hasil Pengujian Kekerasan Brinell. .............................. ..........45

4.3 Data Hasil Pengujian Tarik ................................................... ..........48

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ............................................................................ ..........51

5.2 Saran ...................................................................................... ..........51

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................... ..........53

LAMPIRAN ...................................................................................... ..........55


xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Sifat-sifat fisik aluminium .............................................................. 6

Tabel 2.2 Sifat-sifat mekanik aluminium......................................................... 7

Tabel 2.3 Klasifikasi paduan aluminium terapan ............................................ 9

Tabel 2.4 Klasifikasi perlakuan bahan............................................................. 9

Tabel 2.5 Sifat-sifat mekanik paduan Al-Cu................................................... 10

Tabel 2.6 Konversi pada diameter indentor.................................................... 20

Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Kekerasan Brinell Al-Cu Sebelum dan Sesudah

Diberi Perlakuan Aging Selama 3 Jam ............................................ 46

Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Tarik Al-Cu Sebelum dan Sesudah Diberi

Perlakuan Aging Selama 3 Jam ....................................................... 48


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram fasa Al-Si ....................................................................... 13

Gambar 2.2 Perbaikan sifat-sifat mekanik oleh modifikasi paduan Al-Si ....... 14

Gambar 2.3 Spesimen berbentuk silinder pada pengujian tarik ....................... 15

Gambar 2.4 Kurva tegangan-regangan serta proses pengujian tarik menggunakan

spesimen silinder ......................................................................... 17

Gambar 2.5 Uji Impact Charpy........................................................................ 17

Gambar 2.6 Pengujian Brinell..................................................................... ..... 19

Gambar 2.7 Proses Pengujian Brinell............................................................. . 20

Gambar 2.8 Proses Pengujian Rockwell......................................................... . 21

Gambar 2.9 Pengujian Vickers..................................................................... ... 23

Gambar 3.1 Skema Penelitian .......................................................................... 27

Gambar 3.2 Aluminium Batangan.................................................................... 28

Gambar 3.3 Tembaga.......................................................................... ............. 28

Gambar 3.4 Mesin Bubut.......................................................................... ....... 29

Gambar 3.5 Gergaji Mesin........................................................................... .... 30

Gambar 3.6 Mesin Skrap.................................................................................. 30

Gambar 3.7 Mesin Milling ............................................................................... 31

Gambar 3.8 Mesin Uji Tarik ............................................................................ 32

Gambar 3.9 Alat Uji Kekerasan Brinell ........................................................... 32

Gambar 3.10 Jangka Sorong ............................................................................ 33

Gambar 3.11 Termometer ................................................................................ 34

Gambar 3.12 Amplas ....................................................................................... 34

Gambar 3.13 Cetakan ....................................................................................... 35

Gambar 3.14 Kowi ........................................................................................... 35


xvi

Gambar 3.15 Kompor Gas ............................................................................... 36

Gambar 3.16 Tabung Gas ................................................................................ 36

Gambar 3.17 Mikroskop .................................................................................. 37

Gambar 3.18 Gergaji Tangan ........................................................................... 37

Gambar 3.19 Oven ........................................................................................... 38

Gambar 3.20 Tang Penjepit ............................................................................. 38

Gambar 3.21 Bubuk Kapur .............................................................................. 39

Gambar 3.22 Timbangan Digital ..................................................................... 39

Gambar 3.23 ASTM A370 ............................................................................... 42

Gambar 4.1 Grafik Rata-Rata Hasil Uji Kekerasan Brinell Al-CuSebelum

dan Sesudah Diberi Perlakuan Aging Selama 3 Jam .................. 47

Gambar 4.2 Grafik Rata-Rata Kekuatan Tarik Al-Cu Sebelum dan Sesudah

Diberi Perlakuan Aging Selama 3 Jam ....................................... 49

Gambar 4.3 Grafik Rata-Rata Regangan Al-Cu Sebelum dan Sesudah Diberi

Perlakuan Aging Selama 3 Jam ................................................... 49


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi pada bidang industri saat ini sangat pesat

menyebabkan kebutuhan akan bahan industri seperti aluminium terus meningkat

hingga saat ini. Sifat–sifat aluminium yang menguntungkan untuk bahan industri

contohnya antara lain seperti tahan karat, beratnya yang ringan, titik lebur yang

relatif rendah, lebih mudah dilakukan perubahan bentuk, serta daya hantar listrik

dan panas yang tinggi. Perkembangan terhadap pemakaian aluminium tidak

terbatas hanya pada negara-negara yang mempunyai teknologi dan industri yang

maju, tetapi perkembangan pemakaian aluminium juga terdapat pada negara-

negara berkembang seperti Indonesia dan negara-negara yang baru berkembang.

Sifat atau komposisi kebutuhan aluminium tidak sama disebabkan oleh

perkembangan waktu, teknologi dan pendapatan masyarakatnya. Di Indonesia,

ketersediaan bauksit sangat melimpah dan telah banyak perusahaan berlomba-

lomba untuk mencari bauksit yang digunakan sebagai bahan dasar pembuatan

aluminium. Kebutuhan akan bahan aluminium yang semakin meningkat

menyebabkan manusia melakukan banyak penelitian untuk menghasilkan dan

mengetahui sifat mekanis dari bahan-bahan industri. Di zaman sekarang mereka

melakukan banyak inovasi dengan cara menghasilkan dan mengetahui sifat

mekanis, sifat fisis, serta komposisi dari suatu bahan untuk mendapatkan sifat-

sifat bahan yang mereka inginkan.


2

Berdasarkan hal tersebut, penulis melakukan penelitian mengenai

pengaruh aging terhadap sifat mekanis pada aluminium paduan tembaga, dengan

pengujian tarik dan pengujian kekerasan. Penulis memilih proses aging sebagai

proses pengujian awal sebelum diujikan sifat mekanis dari aluminium paduan

tembaga untuk mengetahui sifat mekanis terhadap bahan ketika dipadukan dan

diuji, kemudian aluminium merupakan material yang tahan korosi, mudah

dibentuk serta penghantar listik yang baik. Selain itu aluminium dapat

dipergunakan untuk peralatan rumah tangga, aluminium banyak digunakan untuk

keperuan industri seperti bahan pesawar terbang, kapal laut dan konstruksi.

1.2 Rumusan Masalah

Pada pembahasan ini, penulis akan meneliti sifat mekanis apabila

aluminium dipadukan dengan tembaga, sehingga diperlukan suatu perumusan

masalah agar peneltian ini dapat dilakukan secara terarah. Maka perumusan

masalah yang ingin diketahui dalam penelitian ini adalah :

1. Bagaimana pengaruh aging 140, 160, 180, dan 200 derajat celcius pada

Alumunium paduan Tembaga 4,5% terhadap kekuatan tarik dan

regangannya?

2. Bagaimana pengaruh aging 140, 160, 180, dan 200 derajat celcius pada

Alumunium paduan Tembaga 4,5% terhadap nilai kekerasannya?


3

1.3 Tujuan

Tujuan penelitian penulis tentang pengaruh terhadap sifat mekanis pada

aluminium paduan tembaga adalah:

a. Mengetahui nilai kekuatan Tarik dan regangan pada aluminium paduan

tembaga 4,5% setelah melalui proses aging.

b. Mengetahui nilai kekerasan pada aluminium paduan tembaga 4,5%

setelah melalui proses aging.

1.4 Batasan Masalah

Agar penelitian ini tidak menyimpang dari permasalahan yang diteliti,

maka penulis memberikan batasan masalah sebagai berikut: A A

1. Bahan utama yang digunakan adalah alumunium (Al) dan tembaga (Cu).

2. Presentase paduan tembaga (Cu) adalah 4,5%

3. Variasi temperatur aging adalah 140, 160, 180 dan 200 derajat celcius,

4. Proses aging yang dilakukan selama 3 jam.

5. Pengujian sifat mekanis yang dilakukan adalah pengujian tarik dan

pengujian kekerasan Brinell.


4

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah:

a. Mengetahui tentang pengaruh proses aging pada alumunium paduan

tembaga 4,5% terhadap pengujian mekanis.

b. Hasil penelitian dapat menjadi referensi dan dikembangkan oleh pihak lain

ataupun pengusaha pembuatan aluminium paduan.

c. Dapat digunakan oleh mahasiwa tingkat akhir untuk referensi tugas akhir

yang berkaitan dengan aluminium.

d. Dapat digunakan sebagai referensi pengetahuan tentang aluminium bagi

masyarakat umum.


5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 DASAR TEORI

Aluminium merupakan senyawa kimia yang namanya diambil dari bahasa

latin yaitu alum atau alumen. Aluminium jarang ditemukan dalam bentuk aslinya

dan lebih sering terdapat dalam batuan sejenis bauxite dan cryolite. Aluminium

memiliki warna putih keperakan dan cukup ringan sebagai sebuah logam. Tekstur

aluminium cukup lunak dan mudah dibentuk serta diproses. Aluminium banyak

digunakan dalam proses industri mulai dari industri kaleng, velg mobil, foil,

peralatan memasak, kusen jendela, hingga bagian dari pesawat terbang

Karena sifat dasar Aluminium yang tidak terlalu kuat, terkadang dilakukan

pencampuran dengan bahan lain untuk memperoleh sifat yang diharapkan. Hasik

pencampuran ini disebut dengan Aluminium alloy, bahan yang lazim digunakan

pada campuran Aluminium adalah tembaga, mangan, magnesium, dan silikon.

Aluminium yang berbentuk padat biasanya digunakan untuk benda-benda

yang keras, dan ada pula yang berbentuk butiran seperti Aluminium hidroksida

dan Aluminium klorida. Aluminium klorida bahkan dapat dijadikan campuran

obat untuk menekan asam lambung, obat ini bernama antasida. Hal ini terjadi

karena Aluminium Klorida mempunyai sifat asam. Berbagai bentuk Aluminium

dijual secara bebas baik dalam bentuk mentah maupun setelah diolah menjadi

benda-benda fungsional.


6

2.1.1 SIFAT ALUMINIUM

Aluminium memiliki beberapa sifat yang berbeda dengan logam lainnya,

diantara lain seperti berbobot ringan, tahan korosi, serta tidak beracun sehingga

aman meski digunakan untuk bahan pembuat peralatan memasak dan sebagainya.

Sifat Aluminium ini juga sering digunakan sebagai kemasan makanan seperti

Aluminium Foil.

Aluminium juga memiliki daya hantar yang lebih besar dari tembaga, oleh

karena itu Aluminium digunakan sebagai kabel-kabel penghantar listrik.

Pencampuran Aluminium dengan logam lainnya dapat menghasilkan jenis logam

baru yang lebih kuat, misalnya adalah Duralium yang merupakan paduan antara

Aluminium, Tembaga, dan Magnesium.

2.1.2 ALUMINIUM MURNI

Al didapat dalam keadaan cair dengan elektrolisa, umunya mencapai

kemurnian 99,85% berat. Dengan mengelektrolisa kembali dapat dicapai

kemurnian 99,99% berat yaitu dengan empat angka sembilan.

Tabel 2.1 Sifat-sifat fisik aluminium

Sifat-sifat Kemurnian Al (%)

99,996 >99,0

Masa Jenis (20 C)

Titik cair

Panas Jenis (cal/g. C) (100 C)

Hantaran Listrik (%)

Tahanan listrik koefisien temperatur (/ C)

Koefisien pemuaian (20-100 C)

Jenis Kristal, konstanta kisi

2,6989 2,71

660,2 653 – 657

0,2226 0,2297

64,94 59 (dianil)

0,00429 0,0115

23,86 x 10-6

23,5 x 10-6

fcc, α=4,013

kX

fcc, α=4,04

kX

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

Catatan : fcc = face centered cubic ; kubus perpusat muka


7

Tabel 2.2 Sifat-sifat mekanik aluminium

Sifat-sifat

Kemurnian Al (%)

99,996 >99,0

Dianil 75% dirol

dingin

Dianil H18

Kekuatan tarik (kg/mm2)

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

Perpanjangan (%)

Kekerasan Brinell

4,9 11,6 9,3 16,9

1,3 11,0 3,5 14,8

48,8 5,5 35 5

17 27 23 44

Sifat-sifat fisik dan sifat-sifat mekanik yang ditunjukan dalam Tabel 2,1

dan Tabel 2,2, ketahanan korosi berubah menurut kemurnian, aluminium dengan

kemurnian 99,0% atau di atasnya dapat dipergunakan di udara selama bertahun-

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

Tetapi massa jenisnya kira-kira sepertiganya sehingga memungkinkan

untk perluasan penampangnya. Oleh karena itu dapat dipergunakan untuk kabel-

kabel tenaga dan bisa untuk lembaran tipis (foil). Aluminium dengan kadar 99,0%

dapat dipergunakan untuk reflektor yang memerlukan reflektipitas yang tinggi dan

juga untuk kondesor elektrolitik dipergunakan aluminium dengan angka sembilan

empat.

2.1.3 PADUAN ALUMINIUM

2.1.3.1 KLASIFIKASI PADUAN ALUMINIUM

Paduan aluminium diklasifikasikan dalam berbagai standar oleh berbagai

negara di dunia. Saat ini klasifikasi yang sangat terkenal dan sempurna adalah

standar Aluminium Association di Amerika (AA) yang didasarkan atas standar

terdahulu dari Alcoa ( Aluminium of America). Paduan tempaan dinyatakan


8

dengan satu atau dua angka “S”, sedangkan paduan coran dinyatakan dengan tiga

angka. Standar paduan dengan unsur-unsur yang ditambahkan, yaitu :

1: Al murni, 2: Al-Cu 3: Al-Mn, 4: Al-Si, 5: Al-Mg, 6: Al-Mg-Si, 7: Al-

Zn. Sebagai contoh paduan Al-Cu dinyatakan dengan angka 2000, angka pada

tempat kedua menyatakan kemurnian dalam paduan yang dimodifikasi dan Al

murni sedangkan angka ketiga dan keempat dimaksudkan untuk tanda Alcoa

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

dengan kemurnian 99,0% atau di atasnya dengan ketidakmurnian terbatas (2S)

dinyatakan sebagai 1100. Tabel 2.3 menunjukkan hubungan tersebut.

Dalam paduan Al perubahan yang berarti dari material disebabkan oleh

perlakuan panas telah dikenal, yang dinyatakan dalam Tabel 2.4, sebagai contoh

untuk 7075-T6.

2.1.3.2 Paduan Al Utama

Paduan Al-Cu sering diaplikasikan hanya berkisar sekitar 4-5% Cu, karena

pada paduan ini mempunyai luas dari pembekuannya, penyusutan yang besar,

risiko besar pada kegetasan panas dan mudah terjadi retakan pada coran. Adanya

Si sangat berguna untuk mengurangi keadaan it dan penambahan Ti sangat efektif

untuk memperhalus butir. Dengan perlakuan panas T6 pada coran dapat dibuat

bahan yang mempunyai kekuatan tarik kira-kira 25 kgf .


9

Tabel 2.3 Klasifikasi paduan aluminium terapan

Standar AA Standar Alcoa terdahulu Keterangan

1001

1100

2010-2029

3003-3009

4030-4039

5050-5086

6061-6069

7070-7079

1S

2S

10S-29S

3S-9S

30S-39S

50S-69S

50S-69S

70S-79S

Al murni 99,5% atau diatasnya

Al murni 99,0% atau diatasnya

Cu merupakan unsur paduan utama

Mn merupakan unsur paduan utama

Si merupakan unsur paduan utama

Mg merupakan unsur paduan utama

Mg2Si merupakan unsur paduan utama

Zn merupakan unsur paduan utama


Tabel 2.4 Klasifikasi perlakuan bahan

(Sumber: Surdia T, Saito S, Pengetahuan Bahan Teknik, hal 136)

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

dapat mengeras dengan sangat dalam beberapa hari oleh penuaan pada temperatur

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

mengembangkan paduan Al yang kuat yang dinamakan duralumin. Selanjutnya

sangat banyak studi telah dilakukan, mengenai paduan ini. Khususnya Nishimura

eneukan dua senyawa terner berada dalam kesetimbangan dengan Al, yang

Tanda Perlakuan

-F

-O

-H

-H 1n

-H 2n

-H 3n

-T

-T2

-T3

-T4

-T5

-T6

-T7

-T8

-T9

-T10

Setelah pembuatan

Dianil penuh

Pengerasan regangan

Pengerasan regangan

Sebagian dianil setelah pengerasan regangan

Dianil untuk penyetabilan setelah pengerasan regangan n=2

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

Perlakuan panas

Penganilan penuh (hanya untuk coran)

Pengerasan regangan setelah perlakuan pelarutan

Penuaan alamiah penuh setelah perlakuan pelarutan

Penuaan tiruan (tanpa perlakuan pelarutan)

Penuaan tiruan setelah perlakuan pelarutan

Penyetabilan setelah perlakuan pelarutan

Perlakuan pelarutan, pengerasan regangan, penuaan tiruan

Perlakuan pelarutan, penuaan tiruan, pengerasan regangan

Pengerasan regangan setelah penuaan tiruan


10

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

mempunyai kemampuan penuaan pada temperatur biasa. Duralumin adalah

paduan praktis yang sangat terkenal disebut paduan 2024, nama lainnya disebut

duralumin super. Paduan ya ng mengandung Cu mempunyai ketahanan korosi

yang jelek, jadi apabila ketahanan korosi yang khusus diperlukan permukaannya

dilapisi dengan Al murni atau paduan Al yang tahan korosi yang disebut pelat

alklad.

Tabel 2.5 Sifat-sifat mekanik paduan Al-Cu-Mg

Paduan

Keadaan

Kekuatan

tarik

(kgf/

Kekuatan

Mulur

(kgf/

Perpanj

angan

(%)

Kekuatan

geser

(kgf/mm2

Kekerasa

n brinel

Batas

Lelah

(kgf/m

m2

17S

(2017)

O

T4

18,3

43,6

7,0

28,1

-

-

12,7

26,7

45

105

7,7

12,7

A17S

(A2017)

T4

30,2

16,9

27

19,7

70

9,5

R317 Setelah

dianil

42,9 24,6 22 - 100 -

24S

(2024)

O

T4

T36

18,9

47,8

51,3

7,7

32,3

40,1

22

22

-

12,7

28,8

29,5

42

120

130

-

-

-

14S

(2014)

O

T4

T4

19,0

39,4

49,0

9,8

28,0

42,0

18

25

13

12,7

23,9

29,5

45

100

135

-

-

-

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


11

Penggunaan aluminium pada umumnya terbatas pada aplikasi yang tidak

terlalu mengutamakan faktor kekuatan seperti penghantar panas dan listrik,

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

untuk meningkatkan aluminium murni adalah dengan pengerasan regang atau

dengan perlakuan panas (heat treatment). Tetapi cara ini tidak senantiasa

memuaskan bila tujuan utama adalah untuk menaikan kekuatan bahan.

2.1.3.3 Paduan Aluminium-Tembaga (Al-Cu)

Paduan aluminium-tembaga adalah paduan aluminium yang mengandung

tembaga 4,5%, memiliki sifat-sifat mekanik dan mampu mesin yang baik

sedangkan mampu cornya agak jelek. Paduan aluminium tembaga – silisium

dibuat dengan menambah 4 – 5% silisium pada paduan aluminium tembaga untuk

memperbaiki sifat mampu cornya. Paduan ini di pakai untuk bagian – bagian

motor, mobil, meteran, dan rangka utama dari katup.

Kelebihan:

1. Meningkatkan kekerasan bahan

2. Memperbaiki kekuatan tarik pada aluminium

3. Mempermudah proses pengerjaan dengan mesin

Kekurangan:

1. Menurunkan daya tahan terhadap korosi

2. Mengurangi keuletan bahan

3. Menurunkan kemampuan dibentuk dan di rol


12

2.1.3.4 Paduan Aluminium-Mangan (Al-Mn)

Mn adalah unsur yang memperkuat Al tanpa mengurangi ketahanan

korosi, dan dipakai untuk membuat paduan yang tahan korosi. Dalam diagram

fasa Al-Mn yang ada dalam keseimbangan dengan larutan padat Al adalah Al6Mn

(25,3%), sistem ortorombik a=6,498 ̇, b= 7,552 ̇ c=8,870 ̇, dan kedua fasa

mempunyai titik euktik pada 658,5 C, 1,95% Mn. Kelarutan padat maksimum

pada temperatur euktektik ada;ah 1,82% dan pada 500 C 0,36%, sedangkan pada

temperatur biasa kelarutannya mendekati 0.

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

3003 dan 3004 yang digunakan sebagai tahan korosi tanpa perlakuan panas.

Kelebihan:

1. Meningkatkan kekuatan dan daya tahan pada temperatur tinggi

2. Meningkatkan daya tahan terhadap korosi

3. Mengurangi pengaruh buruk pada unsur besi

Kekurangan:

1. Menurunkan kemampuan penuangan

2. Meningkatkan kekerasan butiran partikel

2.1.3.5 Paduan Al-Si

Gambar 2.1 menunjukan diagram fasa dari sistim ini. Ini adalah tipe

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


13

larutan padat terjadi pada sisi AL, karena batas kelarutan padat sangat kecil aka

pengerasan penuaan sukar diharapkan.

Kalau paduan ini didinginkan pada cetakan logam, setelah cairan logam

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

temperatur eutekik meningkat kira-kira 15, dan komposisi eutektik bergeser ke

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

seperti 11,7-14% Si, Si mengkristal sebagai kristal primer, tetapi karena perlakuan

yang disebut di atas Al mengkristal sebagai kristal primer dan struktur eutektiknya

menjadi sengat halus. Ini dinamakan stuktur yang dimodifikasi. Sifat-sifat

mekaniknya sangat diperbaiki yang ditunjukan pada Gb 2.2. Fenomena ini

ditemukan oleh A. Pacz tahun 1921 dan paduan yang telah diadakan perlakuan

tersebut dinamakan silumin.

Gambar 2.1 Diagram fasa Al-Si

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


14

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


Paduan Al-Si memiliki tingkat kecairan yang baik, memiliki permukaan

bagus, tanpa kegetasan panas, dan sangat baik untuk paduan coran,. Sebagai

tambahan, paduan Al-Si mempunyai ketahanan korosi yang baik, sangat ringan,

koefisien pemuaian yang kecil dan sebagai penghantar yang baik untuk listrik dan

panas. Karena mempunyai kelebihan menyolok, paduan ini sangat banyak

dipakai. Koefisien pemuaian termal dari Si sangat rendah sehingga paduannya pun

mempunyai koefisien yang rendah apabila ditambah. Kandungan Si tidak

memiliki butir primer yang tidak efektif, namun dengan tambahan P oleh paduan

Cu-P atau penambahan fosfor klorida (PCl5) untuk mencapai presentasi 0,001%P,

dapat dipakai untuk penghalusan kristal primer sehingga paduan Al-Si banyak

dipakai sebagai elektroda untuk pengelasan, yaitu mengandung 5%Si.

2.1.4 Sifat Mekanik & Pengujiannya

Pada saat ini, semua material apapun pasti memiliki cacat-cacat kisi yang

akan mempengaruhi sifat-sifat yang berkaitan dengan struktur kristal tersebut.


15

Dengan mengamati sifat mekanik pada logam, akan memilki informasi sifat-sifat

cacat kisi tersebut. Ada beberapa metode pengujian mekanik pada logam seperti

uji tarik, uji kekerasan dan uji impact. Apapun tujuannya, pengujian mekanik

berperan besar dalam metalurgi fisika dan pantas mendapat perhatian khusus.

2.1.4.1 Uji Tarik

Deformasi bahan disebabkan oleh beban tarik, beban tarik adalah dasar

dari pengujian-pengujian dan studi mengenai kekuatan bahan, hal ini disebabkan

karena pengujian ini sangat mudah dilakukan, dan menghasilkan tegangan

unifrom pada penampang.

Pada uji tarik, ujung-ujung benda uji dijepit dengan kuat dan salah satu

ujungnya dihubungkan dengan alat pengukur bahan, sedangkan ujung yang satu

lagi dengan alat penarik. Regangan (elongasi) benda uji terlihat pada pergerakan

relatifnya. Tegangan yang diperlukan untuk menghasilkan suatu regangan diukur

dengan menggunakan metode hidraulik, optik, atau elektromekanik. Untuk

melaksanakan uji tarik, kita membutuhkan batang tarik. Benda uji tersebut sudah

dilakukan perlakuan normalising, dibubut agar menjadi ukuran yang kita

inginkan. Pada Gambar 2.3 benda tersebut dijepit di antara dua kepala pengikat

lalu akan di tarik hingga putus.

Gambar 2.3 Spesimen berbentuk silinder pada pengujian tarik

(Sumber : Beumer.B.J.M, : Ilmu Bahan Logam, hal 11)


16

Dalam pengujian tarik tersebut akan dicari regangan dan tegangan pada

proses pengujian. Dengan tegangan kita artikan gaya tiap satuan-luas dengan

menghitung tegangan dan regangan maka menggunakan rumus berikut :

1. Tegangan

(2.1)

P adalah gaya maksimal (kg), Ao adalah luas penampang semula (mm2)

dan adalah tegangan yang dihitung atau yang disebut tegangan nominal.

2. Regangan

(2.2)

adalah regangan, panjang akhir (mm), Lo merupakan panjang awal

(mm) , dan L merupakan pertambahan panjang (mm)

Pada waktu percobaan tersebut hubungan antara regangan dan tegangan

dapat digambarkan dalam diagram tegangan dan regangan. Dalam diagram

tersebut sangat lah penting untuk mengetahui sifat material yang telah diuji.


17

Gambar 2.4 kurva tegangan-regangan serta proses pengujian tarik

menggunakan spesimen silinder

(Sumber : John A. Schey : Proses Manufaktur, introduction to

manufacturing, 2009)

2.1.4.2 Uji Impact

Gambar 2.5 (a) Uji Impact Charpy adalah salah satu pengujian untuk

menentukan ketangguhan patah sebuah bahan (b) agar menimbulkan konsentrasi

tekanan, maka spesimen dibuat bertakik.

(Sumber : John A. Schey : Proses Manufaktur, introduction to

manufacturing, 2009)


18

Biasanya, bahan yang memiliki sifat yang baik sewaktu uji tarik dengan

laju pembebanan yang lambat dapat menghasilkan sifat getas atau rapuh ketika

mengalami pembebanan cepat atau beban kejut. Kepekaan terhadap patah dan

rapuh bertambah dengan adanya suatu takik atau cacat lainnya pada permukaan

contoh. Pada Gambar 2.4b spesimen impak dibuat bertakik, sehingga tempat

terjadinya konsentrasi tegangan dipersiapkan agar ketika pada saat diuji lebih

mudah dilakukan.

Energi kejut yang dikenakan pada suatu bahan dapat dianalogikan dengan

keuletan (toughness) dari bahan tersebut, prinsip pengujian ini adalah

mengayunkan beban yang dikenakan pada spesimen benda uji yang sudah

dibentuk takik pada material, agar pada saat diuji pendulum / beban lebih mudah

mematahkan benda uji yang dihitung langsung dari perbedaan energi potensial

pendulum pada awal dan akhir (setelah menabrak benda uji).

Adapun persamaan yang digunakan seperti :

Tenaga Patah = G.R (cos - cos ) joule

(2.3)

Harga Keuletan=

joule/mm

2 (2.4)

G = Berat pendulum/masa dikalikan percepatan gravitasi (N)

R = Panjang jari-jari/radius pendulum (m)

= Sudut ayun awal pendulum tanpa beban (tanpa beban uji)


19

= Sudut ayun akhir pendulum setelah mematahkan benda uji

Tujuannya adalah mencari nilai getas dan liat pada suatu material, mencari

pengaruh takik terhadap ketangguhan baha serta mengetahui jenis patahan benda

uji setelah mengenai beban dinamik.

2.1.4.3 Uji Kekerasan

Pengujian kekerasan merupakan sebuah pengujian untuk mengetahui

ketahanan pada sebuah material. Ada tiga cara untuk mengetahui ketahanan yaitu,

kekerasan Brinell, Rockwell dan Vickers.

2.1.4.3.1 Kekerasan Brinell

Uji kekerasan brinell dilakukan dengan cara material diberi tekanan

dengan memakai bola baja berdiameter 10 mm dan diberi beban 3000 kg. Untuk

logam lunak, beban dikurangi hingga tinggal 500 kg, beban diterapkan selama

waktu tertentu biasanya 30 detik dengan diameter indentor 2,5 mm. (lihat gambar

2.6).

Gambar 2.6 Pengujian Brinell

(Sumber : Beumer, B.J.M : Ilmu Bahan Logam, hal 25)


20

Untuk mengetahui angka kekerasan brinell maka memakai persamaan:

√ (2.5)

Dimana :

P = beban yang diterapkan (kg)

D = diamater bola (mm)

d = diameter lekukan (mm)

Tabel 2.6 Konversi pada diameter indentor

Diameter identor

D(mm)

Beban P (kg)

30 D2

10 D2

5 D2

10 3000 1000 500

5 750 250 125

2,5 187,5 62,5 31,25

(Sumber : Buku Panduan Praktikum Ilmu Logam, USD Yogyakarta, hal 9)

Gambar 2.7 Proses pengujian Brinell



21

Keuntungan:

Bekas tekanan yang besar kekerasan rata-rata dari bahan yang tidak

homogen dapat ditentukan, misalnya : besi tuang

Kerugian:

Benda kerja tidak dapat digunakan kembali karena besarnya tekanan pada

material.

2.1.4.3.2 Pengujian Rockwell

Pada pengujian Rockwell sebagai benda penekanan Menggunakan suatu

peluru baja yang disepuh keras atau suatu kerucut intan (Cone) HRC dengan

ukuran yang ditetapkan, (lihat Gambar 2.8)

Gambar 2.8 Proses pengujian Rockwell


Keuntungan:


22

1. Dengan kerucut intan dapat diukur kekerasan baja yang disepuh keras

2. Dengan bekas tekanan yang kecil benda kerja rusah lebih sedikit

Kerugian:

1. Dengan bekas tekanan yang kecil maka kekerasan rata-rata tidak dapat

ditentukan untuk bahan tidak homogen, misalnya : besi tuang

2. Dengan pembesarn dalamnya bekas tekanan yang kecil terdapat

kemungkinan kesalahan pengukuran yang besar.

2.1.4.3.3 Pengujian Vickers

Pada pengukuran vickers suatu benda penekan intan berbentuk piramida

lurus dengan bujur sangkar dan dengan sudur puncak 136 , dtekan ke dalam

bahan dengan gaya F tertentu selama waktu tertentu. Setelah piramida diangkat

diagonal d bekas tekanan tetap diukur (lihat Gambar 2.8). Kekerasan Vickers

dapat diperoleh dengan membagi gaya pada luas bekas tekanan berbentuk

piramida.


23

Gambar 2.9 Pengujian Vickers


Rumus pada kekerasan vickers adalah :

(2.6)

Dimana HV = Kekerasan Vickers , F = gaya, dan A = luas bekas tekanan

berbentuk piramid.

Keuntungan:

1. Pengukuran kekerasan sangat teliti.

2. Dengan bekas tekanan yang kecil bahan percobaan merusak lebih sedikit.

3. Kekerasan benda yang sangat amat tipis dapat diukur dengan memilih

gaya kecil

.


24

Kerugian:

1. Dengan bekas tekanan yang kecil kekerasan rata-rata bahan yang tidak

homogen tidak dapat ditentukan, misalnya besi tuang.

2. Pengukuran diagonal secara optic diperlukan.

3. Secara keseluruhan, waktu pelaksanaan pengujian lama.

2.1.5 Aging

Aging yaitu proses pemanasan kembali logam menurut waktu pada suhu

dibawah titik ubah untuk menghilangkan diskolasi akibat presipitasi partikel

dengan deformasi partikel sehingga paduan mengalami penguatan.

Proses aging bertujuan untuk mengeraskan dan membentuk keseragaman

struktur bahan. Bahan dipanaskan sampai pada temperatur hampir menyentuh titik

ubah, kemudian dibiarkan dengan waktu tertentu. Kekerasan dan keseragaman

stuktur dapat diperoleh tergantung pada lamanya proses pemanasan. Pendinginan

dilakukan perlahan-lahan pada suhu ruangan.

Ada dua macam aging yaitu :

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

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

perbedaan temperatur ruangan dan temperatur solution heat treatment.

Ada dua metode utama untuk meningkatkan kekuatan dan kekerasan pada

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

yang terpenting untuk paduan non logam adalah pengerasan penuaan atau


25

pengerasaan presipitasi. Dalam menerapkan perlakuan panas ini, diagram

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

daya larut lebih besar pada temperatur lebih tinggi dibanding temperatur lebih

rendah.

2.1.6 Normalizing

Proses normalizing dilakukan dengan memanaskan benda uji dibawah

suhu titik ubah, kemudian dinginkan pada suhu ruangan. Pada umumnya hasil dari

normalizing mempunyai strukturmikro lebih halus, sehingga untuk Aluminium

akan mempunyai yield strength, kekerasan dan impact strength yang lebih tinggi

daripada yang diperoleh melalui annealing dan machinabilitynya akan lebih baik.

Normalizing sering dilakukan terhadap benda hasil tuangan atau hasil

tempa, untuk menghilangkan tegangan dalam dan menghaluskan butiran

kristalnya, sehingga diperoleh sifat yang lebih baik.


26

2.2 TINJAUAN PUSTAKA

Prakoso C. (2009) melakukan penelitian tentang analisis sifat fisis dan

mekanis aluminium paduan Si dan Cu terhadap perlakuan aging 150ºC dan 200ºC.

kekuatan tarik tertinggi pada aging adalah sebesar 16,61 kg/mm, dan pada

pengujian impak ssetelah dilakukan aging adalah 0,017 J/mm.

Anugerah Novrio Angga (2017) melakukan penelitian tentang pengaruh

ag ng C dengan waktu 1-9 Jam terhadap sifat mekanik Al-Cu remelting.

Mengatakan bahwa sebelum dilakukan aging rata-rata nilai keuletannya adalah

0.022 J/mm2. Setelah diberikan perlakuan aging selama 9 jam nilai keuletannya

adalah 0,010 J/mm2. Sedangkan nilai kekerasan maksimum hasil pelakuan aging

dari Al-Cu remelting terjadi pada aging 6 jam yaitu 97,93 BHN, dan ketika waktu

aging mencapai 9 jam, kekerasannya menurun menjadi 90,52 BHN

Fransiskus Ipran (2007) melakukan penelitian tentang pengaruh aging

terhadap sifat fisis dan mekanis paduan aluminium. Mengatakan bahwa kekuatan

tarik benda uji aging suhu 175ºC yang disertai pendinginan cepat (16,276

kg/mm2) memiliki kekuatan tarik lebih besar dari benda uji aging suhu 175ºC

(16,113 kg/mm2).


27

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 SKEMA PENELITIAN

Skema yang dilakukan dalam penelitian dapat dilihat pada Gambar 3.1

Gambar 3.1 Skema Penelitian

Paduan Al-Cu

Pembentukan

Spesimen sesuai

ASTM

Aging :

140 , 160 ,

180 , 200

Selama tiga jam

Tembaga (Cu) Aluminium (Al)

Analisa Data

Kesimpulan

Pengujian Bahan:

-Uji Kekerasan

-Uji Tarik

C selama satu jam


28

3.2 BAHAN DAN ALAT PENELITIAN

3.2.1 BAHAN PENELITIAN

Dalam proses pembuatan benda uji bahan yang digunakan antara lain

sebagai berikut:

a. Aluminium

Salah satu bahan utama dari penelitian ini adalah Aluminium, Aluminium

yang digunakan mempunyai kemurnian 98%. Dapat dilihat dari gambar 3.2

Gambar 3.2 Aluminium batangan

b. Tembaga

Tembaga yang digunakan dalam penelitian ini adalah tembaga berbentuk

silinder yang sudah dibubut agar memudahkan proses pengecoran. Tembaga dan

tembaga yang sudah di bubut dapat dilihat pada Gambar 3.3

Gambar 3.3 Tembaga


29

3.2.2 ALAT PENELITIAN

3.2.2.1 ALAT PEMESINAN

Alat-alat penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai

berikut:

a. Mesin Bubut

Digunakan untuk membuat benda uji tarik dari hasil proses pengecoran.

Mesin bubut yang digunakan terdapat di Laboratorium Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta. Mesin bubut yang digunakan dapat di lihat pada Gambar

3.4

Gambar 3.4 Mesin Bubut

b. Gergaji Mesin

Digunakan untuk memotong Aluminium batangan sebelum di cor dan

sesudah di cor untuk selanjutnya dilakukan pemesinan untuk menjaadi benda uji.


30

Gergaji mesin yang digunakan terdapat di Laboratorium Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta. Gergaji mesin dapat dilihat pada Gambar 3.5

Gambar 3.5 Gergaji Mesin

c. Mesin Skrap

Digunakan untuk proses machining pada pembuatan benda uji. Mesin

Skrap yang digunakan terdapat di Laboratorium Sanata Dharma Yogyakarta.

Mesin Skrap dapat dilihat pada Gambar 3.6

Gambar 3.6 Mesin Skrap


31

d. Mesin Milling

Digunakan untuk proses machining pada hasil pengecoran yang telah

dipotong-potong untuk pembuatan benda uji. Mesin milling yang digunakan

terdapat di Laboratorium Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Mesin Milling

dapat dilihat pada Gambar 3.7

Gambar 3.7 Mesin Milling

3.2.2.2 ALAT PENGUJIAN

Berikut adalah alat-alat yang digunakan dalam proses pengujian benda uji,

antara lain:

a. Mesin Uji Tarik

Digunakan untuk mengetahui kekuatan tarik dan regangan dari bahan yang

akan diuji. Mesin uji tarik yang digunakan terdapat di Laboratorium

Sanata Dharma Yogyakarta. Mesin uji tarik dapat dilihat pada Gambar 3.8


32

Gambar 3.8 Mesin Uji Tarik

b. Alat Uji Kekerasan Brinell

Digunakan untuk pengujian kekerasan dan ketahanan benda uji terhadap

deformasi plastis suatu tekanan menggunakan bola baja yang dikeraskan sebagai

indentor. Alat uji kekerasan Brinell yang digunakan terdapat di Laboratorium

Sanata Dharma Yogyakarta. Dapat dilihat pada Gambar 3.9

Gambar 3.9 Alat Uji Kekerasan Brinell


33

3.2.2.3 ALAT-ALAT PENDUKUNG

Alat-alat pendukung dalam proses penelitian, antara lain:

a. Jangka Sorong

Digunakan untuk mengukur pembuatan benda uji dalam proses penelitian

sehingga dapat memperoleh hasil yang diinginkan. Jangka sorong dapat dilihat

pada Gambar 3.10

Gambar 3.10 Jangka Sorong

b. Thermometer

Digunakan untuk mengukur suhu ketika proses aging dilakukan.

Thermometer yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.11


34

Gambar 3.11 Thermometer

c. Amplas

Digunakan untuk menghaluskan permukaan pada benda uji untuk

dilakukan pengujian kekerasan Brinell. Amplas dapat dilihat pada Gambar 3.12

Gambar 3.12 Amplas

d. Cetakan

Digunakan untuk menampung benda uji yang di cor. Cetakan yang

digunakan terbuat dari bahan besi karbon tinggi. Cetakan dapat dilihat pada

Gambar 3.13


35

Gambar 3.13 Cetakan

e. Kowi

Digunakan sebagai pan guna mengecor Al-Cu. Kowi yang digunakan

dapat dilihat pada Gambar 3.14

Gambar 3.14 Kowi

f. Kompor Gas

Digunakan dalam proses pembakaran guna meleburkan material. Kompor

gas yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.15


36

Gambar 3.15 Kompor Gas

g. Tabung Gas

Digunakan sebagai bahan bakar dalam proses pengecoran. Tabung gas

yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.16

Gambar 3.16 Tabung Gas

h. Mikroskop

Digunakan untuk mengukur diameter bekas identor pada benda uji dari

hasil pengujian kekerasan brinell. Mikroskop yang digunakan dapat dilihat pada

Gambar 3.17


37

Gambar 3.17 Mikroskop

i. Gergaji Tangan

Digunakan untuk memotong benda uji hasil dari pengecoran. Gergaji

tangan yang dipakai dapat dilihat pada Gambar 3.18

Gambar 3.18 Gergaji Tangan

j. Oven

Digunakan pada proses aging. Oven yang digunakan dapat dilihat pada

Gambar 3.19


38

Gambar 3.19 Oven

k. Tang Penjepit

Digunakan untuk mengangkat benda uji yang telah selesai di aging dari

dalam Oven. Tang penjepit dapat dilihat pada Gambar 3.20

Gambar 3.20 Tang Penjepit

l. Bubuk Kapur

Digunakan untuk melapisi dinding cetakan sebelun proses pengecoran

guna mencegah material melekat pada dinding cetakan. Bubuk kapur dapat

dilihat pada Gambat 3.21


39

Gambar 3.21 Bubuk Kapur

m. Timbangan Digital

Digunakan untuk mengukur berat dari material sebelum proses

pengecoran. Timbangan dengan satuan kilogram digunakan untuk menimbang

Aluminium, sedangkan timbangan dengan satuan gram digunakan untuk

menimbang Tembaga. Timbangan yang digunakan dapat dilihat pada Gambar

3.22

Gambar 3.22 Timbangan Digital


40

3.3 PROSES PENGECORAN

Proses pengecoran dilakukan sesuai dengann standarisasi ASTM. Proses

pertama adalah mempersiapkan alat dan bahan. Selanjutnya pengecoran material.

Proses yang terakhir adalah pembuatan benda uji

3.3.1 PROSES PERSIAPAN PENGECORAN

Sebelum melakukan pengecoran logam, persiapan-persiapan yang

dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Material aluminium (Al) dan tembaga (Cu) disiapkan dan ditimbang sesuai

komposisi yang dibutuhkan.

2. Cetakan untuk coran disiapkan.

3. Bubuk batu kapur dicampur dengan air secukupnya.

4. Bubuk batu kapur dioleskan pada setiap sisi bagian dalam cetakan.

5. Kompor dipersiapkan dan regulator dipasang pada tabung gas.

3.3.2 PROSES PENGECORAN PADUAN Al-Cu

Proses pengecoran pada paduan Al-Cu adalah sebagai berikut:

1. Material aluminium (Al) dan tembaga (Cu) disiapkan dan ditimbang sesuai

komposisi yang dibutuhkan.

2. Aluminium (Al) dimasukan ke dalam kowi.

3. Kompor gas dinyalakan dan kowi beserta aluminium diletakan di atas kompor

gas


41

4. Aluminium (Al) dipanaskan hingga mencair. Pada proses ini membutuhkan

waktu sekitar 45 menit.

5. Tembaga (Cu) yang sudah disiapkan sesuai komposisi dimasukan kedalam

kowi.

6. Aluminium (Al) dan tembaga (Cu) dicampur dengan cara diaduk selama 10

menit.

7. Kompor dimatikan dan kowi langsung diangkat dengan tang penjepit lalu

langsung dituang ke dalam cetakan.

8. Proses penuangan membutuhkan waktu kurang dari 10 detik agar hasil lebih

maksimal.

9. Hasil penuangan didinginkan sesuai suhu ruangan.

3.4 PEMBUATAN BENDA UJI

3.4.1 PEMBUATAN BENDA UJI KEKERASAN

Benda uji kekerasan dibuat berbentuk kotak berukuran 5cm x 5cm yang

salah satu sisinya di amplas sampai halus untuk tempat penekanan indentor.

3.4.2 PEMBUATAN BENDA UJI TARIK

Benda uji dibuat sesuai standarisasi dengan ASTM A370-08a seperti

Gambar 3.23. proses ini dibuat dengan mesin bubut yang berada di labotatorium

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.


42

Gambar 3.23 ASTM A370

(Sumber: ASTM 370)

3.5 PROSES PERLAKUAN PANAS

3.5.1 PROSES NORMALIZING

Proses normalizing ini digunakan pada semua spesimen benda uji

kekerasan dan uji tarik. Langkah-langkah yang dilakukan dalam proses

normalizing adalah sebagai berikut:

1. Benda uji yang sudah sesuai dengan standart ASTM dipersiapkan.

2. Oven beserta thermometer disiapkan untuk melakukan proses normalizing.

3. Benda uji dimasukan ke dalam oven.

4. C.

5. Oven dinyalakan selama satu jam.

6. Benda uji dikeluarkan setelah itu di dinginkan sesuai suhu ruangan.

3.5.2 PROSES AGING

Langkah-langkah yang dilakukan dalam proses aging adalah sebagai

berikut:


43

1. Benda uji yang sudah sesuai dengan standart ASTMdan di normalizing

dipersiapkan.

2. Oven beserta thermometer disiapkan untuk melakukan proses aging.

3. Benda uji dimasukan kedalam oven.

4. Oven dinyalakan dan diatur sesuai dengan suhu yang diinginkan selama

3 jam.

5. Setelah 3 jam proses aging selesai. Benda uji dikeluarkan dari dalam oven

kemudian didinginkan sesuai suhu ruangan.

3.6 PENGUJIAN SPESIMEN

3.6.1 PENGUJIAN KEKERASAN

Pengujian kekerasan ini dilakukan untuk mengetahui tingkat kekerasan

pada material. Langkah-langkah yang digunakan dalam proses pengujian

kekerasan adalah sebagai berikut:

1. Benda yang akan di uji dipastikan memiliki permukaan yang rata, bersih,

serta memiliki ketinggian yang sama.

2. Permukaan yang rata pada benda uji tersebut diamplas untuk memperhalus

permukaan.

3. Benda uji diletakan diatas anvil.

4. Beban dan identor yang digunakan sesuai pada Tabel 2.6. dalam pengujian

ini digunakan identor 5 mm dan beban 125 kg.

5. Anvil dinaikan keatas hingga benda uji menyentuh bilah identor, pastikan

jarum penunjuk pada pengujian brinell masih pada angka 0 kg.


44

6. Penekanan dilakukan sesuai dengan beban yang ditentukan yaitu 125 kg

kemudian beban ditahan selama 30 detik.

7. Beban dihilangkan.

8. Pengamatan dilakukan dan pengukuran diameter pada jejak indentor

dengan menggunakan mikroskop.

9. Pengujian ini dilakukan di titik daerah yang lain yang dibutuhkan.

3.6.2 PENGUJIAN TARIK

Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekanis material

dengan kekuatan tarik dan regangan.

Langkah-langkah yang digunakan dalam proses pengujian tarik adalah

sebagai berikut:

1. Benda uji dipasang pada penjepit atau chuck bagian atas dan bawah pada

alat uji tarik.

2. Kedudukan dari benda uji dipastikan lurus vertikal dan tidak miring.

3. Chuck bagian atas dan bawah dikencangkan.

4. Benda uji diberi beban tarik dengan kecepatan 10 mm/detik. Sehingga

benda uji akan bertambah panjang dan patah pada bagian panjang ukur

(gauge length).

5. Data yang didapatkan berupa pertambahan beban, pertambahan panjang,

dan beban tarik maksimum dicatat.


45

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 HASIL PENGUJIAN

Sebelum melakukan pengujian, terlebih dahulu dilakukan pengujian

komposisi terhadap bahan material yang akan diteliti, yaitu Aluminium. Setelah

dilakukan pengujian, komposisi spesimen Aluminium diketahui mengandung

99,91% Aluminium, 0,03% Si, dan 0,06% Fe.

Dalam penelitian ini dilakukan tiga pengujian, yaitu pengujian kekerasan

Brinell dan pengujian tarik. Setelah diperoleh data dari hasil pengujian,

selanjutnya dilakukan pengolahan data serta perhitungan. Hasil pengujian yang

diperoleh ditampilkan dalam bentuk grafik dan tabel.

4.2 DATA HASIL PENGUJIAN KEKERASAN BRINELL

Pengujian kekerasan Brinell ini bertujuan untuk mengetahui nilai

kekerasan pada paduan Al-Cu sebelum dan sesudah proses aging. Proses aging

yang diberikan adalah selama 3 jam dengan dengan suhu 140, 160, 180, dan 200

derajat celcius. Pembebanan yang diberikan pada uji kekerasan Brinell ini adalah

125 kg dengan diameter indentornya 5 mm.

Hasil dari pengujian kekerasan dapat dilihat pada Tabel 4.1 dan pada

Gambar 4.1.


46

Tabel 4.1 Data hasil pengujian kekerasan brinell Al-Cu sebelum dan

sesudah diberi perlakuan aging selama 3 jam.

Perlakuan

Material

d (mm)

P (kg)

D (mm)

Kekerasan

Brinell

(BHN)

Tanpa Aging

1.78 125 5 43.38

1.85 125 5 48.59

1.81 125 5 48.03

Rata-Rata 46.66

Aging 140ºC

1.48 125 5 71.03

1.55 125 5 64.61

1.5 125 5 69.11

Rata-Rata 68.25

Aging 160ºC

1.46 125 5 73.04

1.46 125 5 73.04

1.46 125 5 73.04

Rata-Rata 73.04

Aging 180ºC

1.5 125 5 69.11

1.54 125 5 65.48

1.48 125 5 71.03

Rata-Rata 68.54

Aging 200ºC

1.7 125 5 53.43

1.66 125 5 56.12

1.62 125 5 59.01

Rata-Rata 56.19


47

Gambar 4.1 Grafik rata-rata hasil uji kekerasan Brinell Al-Cu sebelum dan

sesudah diberi perlakuan aging selama 3 jam.

Pada Gambar 4.1 yang berupa grafik rata-rata hasil pengujian kekerasan

Brinell dapat diketahui bahwa perlakuan aging pada paduan Al-Cu mengalami

peningkatan kekerasan.

C yaitu dari 68,25 BHN hingga 73,04 BHN.

C yaitu dengan nilai kekerasan 68,54 BHN dan yang paling rendah

pada suhu 20 C dengan nilai kekerasan 56,19 BHN.

Dari hasil analisa penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan

bahwa perilaku aging pada paduan Al-Cu dengan waktu 3 jam dengan suhu yang

tepat dapat meningkatkan nilai kekerasan. Nilai kekerasan maksimum dengan

waktu aging C, namun kekerasan menurun ketika

suhu C. Dalam hal ini, suhu sangat menentukan terhadap nilai

kekerasan paduan Al-Cu.

46.66

68.25 73.04 68.54

56.19

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Tanpa

Aging

140°C 160°C 180°C 200°C

kek

era

san

bri

nel

l (B

HN

)

Perlakuan Aging


48

4.3 DATA HASIL PENGUJIAN TARIK

Pengujian tarik ini bertujuan untuk mengetahui nilai kekerasan pada

paduan Al-Cu sebelum dan sesudah proses aging. Proses aging yang diberikan

adalah selama 3 jam dengan dengan suhu 140, 160, 180, dan 200 derajat celcius.

Hasil pengujian tarik dapat dilihat pada Tabel 4.2, Gambar 4.2, dan Gambar 4.3.

Tabel 4.2 Data hasil pengujian tarik Al-Cu sebelum dan sesudah diberi perlakuan

aging selama 3 jam.

Perlakuan Material D (mm) Lo (mm) Pmax (kg) ∆L ( ) A (mm2) ε (%) σ( /

2) σ (M )

6.04 25 334.60 1.4 28.65 5.60 11.68 114.56

6.04 25 327.80 0.9 28.65 3.60 11.44 112.23

6.04 25 331.4 1.90 28.65 7.60 11.57 113.46

5.6 11.56 113.42

6.04 25 345.90 1.45 28.65 5.80 12.07 118.43

6.04 25 337.20 0.5 28.65 2.00 11.77 115.45

6.02 25 420.80 0.65 28.46 2.60 14.78 145.03

3.47 12.87 126.3

6.00 25 387.80 1.5 28.27 6.00 13.72 134.55

6.04 25 430.40 0.95 28.65 3.80 15.02 147.36

6.02 25 411.90 0.40 28.46 1.60 14.47 141.96

3.80 14.40 141.29

6.04 25 483.70 2.3 28.65 9.20 16.88 165.61

6 25 411.40 1.7 28.27 6.80 14.55 142.74

6 25 426.30 1.1 28.27 4.40 15.08 147.91

5.10 15.5 152.08

6.02 25 365.80 1.70 28.46 6.80 12.85 126.08

6 25 427.40 0.95 28.27 3.80 15.12 148.29

6 25 375.60 0.90 28.27 3.60 13.28 130.32

3.55 13.75 134.89

180

200

Rata-Rata

Tanpa Aging

Rata-Rata

140

Rata-Rata

160

Rata-Rata


49

Gambar 4.2 Grafik rata-rata kekuatan tarik Al-Cu sebelum dan sesudah diberi

perlakuan aging selama 3 jam.

Gambar 4.3 Grafik rata-rata regangan Al-Cu sebelum dan sesudah diberi

perlakuan aging selama 3 jam.

113.42

126.3

141.29 152.08

134.89

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Tanpa Aging 140 160 180 200

Kek

uat

an T

arik

(M

Pa)

Perlakuan Aging (°C)

5.6

3.47 3.80

5.1

3.55

0

1

2

3

4

5

6

Tanpa Aging 140 160 180 200

Reg

an

gan

(%

)

Perlakuan Aging (°C)


50

Dari data pada Tabel 4.2 yang menunjukan nilai rata-rata dari kekuatan

tarik dan regangan Al-Cu sebelum dan sesudah diberi perlakuan aging selama 3

jam. Kekuatan tarik sebelum perlakuan aging yaitu 113,42 Mpa. Mengalami

peningkatan C yaitu sebesar 126,3 Mpa, peningkatan tertinggi

M N C

kekuatan tarik mengalami penurunan yaitu menjadi sebesar 134,89 Mpa.

Pada Gambar 4.3 yang menunjukan nilai rata-rata regangan dari hasil

pengujian tarik pada Al-Cu sebelum dan sesudah diberi perlakuan aging selama 3

jam. Dapat diketahui bahwa nilai regangan sebelum perlakuan aging yaitu sebesar

5.6%, dan nilai regangan tertinggi sesudah perlakuan aging

% C

yaitu sebesar 3,47%. Dari hasil nilai regangan rata-rata ini, menunjukan bahwa

perlakuan aging akan membuat regangan mengalami penurunan.

Dari hasil pengujian serta pengolahan data dapat disimpulkan bahwa

perlakuan aging selama 3 jam dapat menaikan kekuatan tarik dari Al-Cu pada

suhu tertentu, namun jika melewati suhu tersebut kekuatan tarik akan menurun.

Namun perlakuan aging dapat menurunkan nilai regangan pada Al-Cu.


51

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Dari data-data yang diperoleh berdasarkan hasil penelitian yang telah

Dilakukan, dapat dibuat beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Nilai kekuatan tarik meningkat pada Al-Cu yang sudah diberi perlakuan

aging selama 3 jam. Kekuatan tarik tertinggi yaitu pada suhu 180ºC

dengan nilai sebesar 152,08 Mpa. Sedangkan regangannya menurun

hingga regangan terendah pada suhu 140ºC dengan nilai sebesar 3,47%.

2. Nilai kekerasan meningkat pada Al-Cu yang sudah diberi perlakuan aging

selama 3 jam. Kekerasan tertinggi yaitu pada suhu 160ºC dengan nilai

kekerasan 72,89 BHN.

5.2 SARAN

Untuk proses penelitian lebih lanjut dan mendapatkan hasil yang lebih

baik, disarankan untuk:

1. Sebelum melakukan penelitian, sebaiknya dipastikan terlebih dahulu

ketersediaan alat dan bahannya untuk meminimalisir terhambatnya

penelitian.

2. Sebelum melakukan proses penelitian, sebaiknya material di uji

komposisinya terlebih dahulu untuk menghindari paduan lain masuk ke

dalam paduan yang diinginkan.


52

3. Alumunium sebaiknya dipotong dengan ukuran yang kecil agar

mempercepat proses pengecoran.

4. Tembaga yang dipakai sebaiknya dibubut dahulu sehingga menghasilkan

berupa serutan tembaga untuk mempermudah proses pencampuran paduan.

5. Cetakan sebaiknya diolesi dengan bubuk batu kapur yang sudah diberi air

untuk menghindari melekatnya benda uji dari cetakan.


53

DAFTAR PUSTAKA

Beumer, B.J.M., 1994, Ilmu Bahan Logam, Materials Engineering-Engineering,

Jakarta

Djiwo, S., Purkuncoro, A. E., 2014 Analisis Kekerasan Al-Cu Dengan Variasi

Presentase Paduan Cu Pada Proses Pengecoran Dengan Penambahan

Serbuk Degasser, Jurnal, Malang.

Ipran, F., 2007, Pengaruh Aging Terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Paduan

Alumunium, Skripsi, Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma

Novrio, A., 2008 C Dengan Waktu 1-9Jjam Terhadap Sifat

Mekanik Pada Al-Cu Remelting, Skripsi. Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

Subagyo, N.I., 2017, Analisis Pengaruh Artifical Aging Terhadap Sifat Mekanis

Pada Alumunium seri 606, Skripsi. Fakultas Teknis Universitas Lampung.

Surdia, T. Saito, S., 1985, Pengetahuan Bahan Teknik, P.T. Pradnya Pramita,

Jakarta.

Surdia, T. Chiijiwa.K., 1996, Teknik Pengecoran Logam, P.T Pradnya Pramita,

Jakarta.


54

Zulfia, A. dkk., 2010, Proses Penuaan (aging) pada Paduan Alumunium AA 333

Hasil Proses Sand Casting, Jurnal. Departemen Metalurgi dan Material,

Fakultas Teknik Universitas Indonesia, Depok.


55

LAMPIRAN

Lampiran 1. Hasil pengujian komposisi aluminium


56

Lampiran 2. Hasil pengujian tarik dari spesimen Al-Cu 4,5% dengan aging

selama 3 jam pada suhu 140ºC




57






pengaruh aging 140, 160, 180 dan 200 derajat celcius selama ...

Documents

Transcript of pengaruh aging 140, 160, 180 dan 200 derajat celcius selama ...