PERBEDAAN KEKUATAN IMPACT DAN STRUKTUR
MIKRO PADA HASIL PENGECORAN ALUMINIUM
DENGAN VARIASI SUHU PENUANGAN
SKRIPSI
Skripsi ini ditulis sebagai salah satu syarat
Untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Mesin
Oleh
Achmad Sigif
NIM. 5201413088
PENDIDIKAN TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2017
ii
iii
iv
ABSTRAK
Sigif, Achmad. 2017. Perbedaan Kekuatan Impact dan Struktur Mikro pada Hasil
Pengecoran Aluminium dengan Variasi Suhu Penuangan. Skripsi. Jurusan Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui perbedaan kekuatan impact dan struktur mikro pada hasil coran aluminium dengan variasi suhu penuangan
sebesar 750oC, 725oC, dan 700oC.
Metode penelitian yang digunakan \dalam penelitian ini adalah metode
peneltian eksperimen. Dimana data hasil penelitian disimpulkan dalam bentuk
tabel. Pengujian impact dan struktur mikro dilakukan di Laboratorium Pengujian
Bahan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang,
sedangkan untuk mengetahui komposisi bahan maka dilakukan uji komposisi di
Laboratorium Logam Ceper Politeknik Manufaktur Ceper.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa adanya perbedaan kekuatan impact dan struktur mikro pada spesimen hasil coran aluminium dengan variasi suhu
penuangan 750oC, 725oC, dan 700oC. Dimana spesimen suhu penuangan 750oC
memiliki energi impact paling besar dan ukuran partikel yang terbentuk lebih kecil
dibandingkan spesimen lain, sedangkan spesimen suhu 700oC memiliki energi
impact paling kecil dan ukuran partikel yang terbentuk merupakan paling besar
diantara spesimen lain.
Saran dalam penelitian ini sebaiknya variasi suhu penuangan diatas 750oC
dan jarak antar variasi minimal 50oC supaya kekuatan impact yang dimiliki
spesimen lebih besar dan perbedaan energi impact yang dimiliki tiap variasi tidak
terlalu kecil, karena hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan variasi suhu
penuangan yang berjarak 25oC yaitu 750oC, 725oC, dan 700oC energi impact yang
dimiliki terlalu kecil dan perbedaan energi impact yang dimiliki terlalu berdekatan.
Kata Kunci: Kekuatan Impact, Struktur Mikro, Variasi Suhu Penuangan
v
PRAKATA
Segala Puji bagi Allah, Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan
hidayah-Nya serta doa dari orang kedua tua sehingga penulis dapat menyelesaikan
proposal skripsi dengan judul “Perbedaan Kekuatan Impact dan Struktur Mikro
pada Hasil Pengecoran Aluminium dengan Variasi Suhu Penuangan”.
Proposal skripsi ini disusun dalam rangka menyelesaikan studi Strata 1
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan pada Program
Studi Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin Universitas negeri
Semarang. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa proposal skripsi ini masih banyak
kekurangan, serta penyusunan proposal skripsi ini tidak luput dari bantuan
dan partisipasi dari semua pihak. Untuk itu pada kesempatan ini dengan segala
hormat penulis ingin menyampaikan terimakasih kepada:
1. Dr. Nur Qudus M.T, dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.
2. Rusiyanto, S.Pd., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin, dan Ketua
Program Pendidikan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang.
3. Dr. Murdani, M.Pd. selaku dosen pembimbing I yang telah memberikan
bimbingan dan arahan kepada penulis dalam penyusunan proposal skripsi ini.
4. Rusiyanto, S.Pd., M.T. selaku dosen pembimbing I I yang telah
memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis dalam penyusunan
proposal skripsi ini.
5. Ayah dan Ibu tercinta yang selalu memberikan dukungan, motivasi dan doa.
vi
6. Teman-teman Program Studi Pend. Teknik Mesin angkatan 2013 yang telah
memberikan saran dan motivasi kepada penulis.
7. Semua pihak yang telah memberikan motivasi dan saran kepada penulis dalam
penyelesaian proposal skripsi ini yang tidak dapat penulis sebut satu persatu.
Penulis mengharapkan segala bentuk kritik dan saran yang bersifat
membangun demi sempurnanya proposal skripsi ini. Semoga proposal skripsi
inidapat bermanfaat bagi semuanya, khususnya Jurusan Teknik Mesin Universitas
Negeri Semarang.
Semarang, Oktober 2017
Penulis
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................ i PENGESAHAN ......................................................................................... ii PERNYATAAN KEASLIAN ................................................................... iii ABSTRAK ................................................................................................. iv PRAKATA ................................................................................................ v
DAFTAR ISI ............................................................................................. vii DAFTAR TABEL .................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR ................................................................................ x
BAB I. PENDAHULUAN ........................................................................ 1
1.1 Latar Belakang Masalah .......................................................... 1
1.2 Identifikasi Masalah ................................................................ 2
1.3 Pembatasan Masalah ............................................................... 2
1.4 Rumusan Masalah ................................................................... 3
1.5 Tujuan Penelitian ..................................................................... 3
1.6 Manfaat Penelitian ................................................................... 3
BAB II. KAJIAN PUSTAKA .................................................................. 5
2.1 Kajian Teori.............................................................................. 5
2.2 Kajian Penelitian yang Relevan ............................................... 19
2.3 Kerangka Pikir Penelitian......................................................... 20
BAB III. METODE PENELITIAN ........................................................ 23
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ................................................... 23
3.2 Alat dan Bahan Penelitian ......................................................... 23
3.3 Variabel Penelitian .................................................................... 27
3.4 Metode Pengumpulan Data ....................................................... 28
viii
3.5 Diagram Alir Penelitian ............................................................ 32
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ......................... 34
4.1 Hasil Penelitian ........................................................................ 34
4.2 Analisis Hasil Penelitian .......................................................... 40
4.3 Pembahasan .............................................................................. 43
BAB V PENUTUP ..................................................................................... 46
5.1 Simpulan................................................................................... 46
5.2 Saran ......................................................................................... 46
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 48
LAMPIRAN ............................................................................................... 50
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Sifat-Sifat Fisik Aluminium ......................................................... 6
Tabel 2.1 Sifat-Sifat Mekanik Aluminium.................................................... 7
Tabel 2.3 Kekuatan Pukul Beberapa Logam pada Temperatur Ruang ......... 15
Tabel 3.1 Penyiapan Jumlah Spesimen ........................................................ 27
Tabel 4.1. Data Hasil Uji Komposisi ............................................................ 34
Tabel 4.2. Data Hasil Uji Impact .................................................................. 35
Tabel 4.3. Hasil Perhitungan Kekuatan Impact ............................................ 36
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Fasa Paduan Al-Si ...................................................... 8
Gambar 2.2 Aliran Proses pada Pembuatan Coran ....................................... 9
Gambar 2.3 Mesin Uji Pukul ....................................................................... 13
Gambar 2.4 Uji Pukul Charpy: (a) Posisi Spesimen Logam,
dan (b) Detail Takik Spesimen ................................................... 14
Gambar 2.5 Uji Pukul Izod: (a) Posisi Spenjepitan Spesimen (test piece)
Kantilever, (b) Detail Spesimen Logam, dan (c) Detai Spesimen
Plastik ......................................................................................... 14
Gambar 2.6 Kurva Uji Impact ....................................................................... 16
Gambar 2.7 Butiran Unsur Al dan Si ............................................................ 18
Gambar 3.1 Kowi ......................................................................................... 24
Gambar 3.2 Gayung Logam .......................................................................... 24
Gambar 3.3 Termokopel dan Termocontroler ............................................... 25
Gambar 3.4 Tungku Induksi ......................................................................... 25
Gambar 3.5 Alat Uji Foto Mikro .................................................................. 26
Gambar 3.6 Mesin Uji Impact ....................................................................... 27
Gambar 3.7 Dimensi Spesimen Uji Impact................................................... 29
Gambar 3.8 Simulasi Uji Impact ASTM D 5942 .......................................... 31
Gambar 3.9 Diagram Alir Penelitian ............................................................ 33
Gambar 4.1 Grafik Kekuatan Impact ............................................................ 36
Gambar 4.2 Grafik Rata-Rata Kekuatan Impact ........................................... 38
Gambar 4.3 Struktur Mikro Spesimen Suhu Penuangan 700oC ................... 39
Gambar 4.4 Struktur Mikro Spesimen Suhu Penuangan 725oc .................... 39
xi
Gambar 4.5 Struktur Mikro Spesimen Suhu Penuangan 750oC ................... 40
Gambar 4.6 Ketangguhan Impak Paduan aluminium pada Berbagai Variasi
Temperatur Tuang ...................................................................... 44
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Pembangunan industri di Indonesia berkembang sangat pesat, khususnya di
bidang teknik pengecoran. Hal ini pada hakekatnya untuk mengurangi
ketergantungan pada negara-negara lain dalam kebutuhan industri. Sehingga
Indonesia mampu membuat komponen-komponen dan mesin untuk keperluan
dalam negeri sendiri atau untuk keperluan ekspor. Pesatnya perkembangan industri
di bidang teknik pengecoran diharapkan terjadi perkembangan ekonomi dan
peningkatan lapangan pekerjaan.
Dari sekian banyak industri di Indonesia yang memproduksi komponen-
komponen mesin dan peralatan diantaranya terdapat industri pengecoran logam.
Pengecoran adalah suatu teknik pembentukan produk dengan cara mencairkan
logan dalam dapur pelebur, kemudian dituangkan dalam suatu cetakan. Kemudian
dibiarkan sampai membeku dan selanjutnya dikeluarkan dari cetakan. Proses
pengecoran logam memerlukan beberapa tahapan diantaranya: proses peleburan
logam, proses pembuatan cetakan, penuangan, membongkar cetakan,
membersihkan dan pemeriksaan produk pengecoran logam.
Kualitas produk pengecoran salah satunya dipengaruhi oleh proses
penuangan cairan logam. Dalam penuangan yang paling diperhatikan adalah cepat
lambatnya penuangan dan suhu cairan logam ketika dituangkan ke dalam cetakan.
Ketika penuangan terlalu cepat cairan logam masih terlalu panas jika pada cetakan
2
tidak terlalu rapat maka akan terjadi luber sehingga boros bahan. Ketika penuangan
terlalu lambat resiko yang dapat terjadi cairan akan mengalami pengkristalan
sebelum berada dicetakan sehingga di gayung untuk menuangkan cairan terdapat
gumpalan logam dan cairan yang masuk dalam cetakan akan lebih sedikit. hal ini
juga membuat boros bahan. Perlu diketahui seperti apa penuangan yang lebih
efisien dan suhu yang tepat supaya hasil pengecoran mempunyai kualitas yang
bagus.
1.2 Identifikasi Masalah
a. Perkembangan teknologi pada industri logam menyebabkan meningkatnya
penggunaan bahan logam untuk pembuatan alat-alat kebutuhan manusia.
b. Penggunaan paduan aluminium untuk produk tertentu lebih dipilih karena
keuletannya.
c. Pengecoran, penempaan, membubut, dan cara lain dapat membentuk logam
sesuai yang diinginkan.
d. Suhu penuangan pada pengecoran mempengaruhi kualitas coran.
1.3 Pembatasan Masalah
Berdasarkan identifikasi masalah di atas, maka dalam penelitian ini akan
dibatasi tentang perbedaan kekuatan impact dan struktur mikro pada pengecoran
aluminium dengan perbedaan variasi suhu penuangan. Adapun batasan
penelitiannya adalah sebagai berikut:
1. Proses peleburan bahan menggunakan tungku berbahan bakar minyak.
2. Pengujian yang akan digunakan adalah pengujian impact dan foto mikro.
3. Spesimen uji adalah aluminium paduan Al-Si.
3
4. Variasi suhu penuangan sebesar 700oC, 725oC, dan 750oC.
1.4 Rumusan Masalah
Berdaarkan pembatasan masalah di atas, maka permasalahan yang akan
dibahas dalam skripsi ini adalah sebagai berikut:
1. Seberapa besar perbedaan kekuatan impact pada hasil pengecoran aluminium
dengan variasi suhu penuangan?
2. Adakah perbedaan struktur mikro pada hasil pengecoran aluminium dengan
variasi suhu penuangan?
1.5 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah di atas, tujuan yang ingin dicapai dalam
penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk mengetahui seberapa besar perbedaan kekuatan impact pada hasil
pengecoran aluminium dengan variasi suhu penuangan.
2. Untuk mengetahui perbedaan struktur mikro pada hasil pengecoran aluminium
dengan variasi suhu penuangan.
1.6 Manfaat Penelitian
Dari penelitian ini diharapkan akan membawa manfaat, baik manfaat praktis
maupun manfaat teoritis.
1.6.1 Manfaat Praktis
a. Hasil penelitian ini dapat memberikan informasi kepada indrustri terutama
industry yang bergerak dalam bidang pengecoran.
b. Memberikan informasi mengenai pengaruh variasi suhu penuangan pada
pengecoran logam.
4
1.6.2 Manfaat Teoritis
a. Menambah pengetahuan bagi peneliti dan pembaca tentang pengaruh variasi
suhu penuangan pada pengecoran logam.
b. Sebagai bahan perbandingan kekuatan impact dengan variasi suhu penuangan
pada pengecoran logam untuk penelitian sejenis dimasa yang akan datang.
5
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1 Kajian Teori
2.1.1 Aluminium
Paduan aluminium ialah paduan dari aluminium dengan satu atau lebih
unsur yang lain. Unsur paduan yang terpenting ialah silisium, magnesium dan
tembaga (B.J.M. Beumer 1972: 54). Paduan aluminium mempunyai konduktivitas
listrik dan panas yang tinggi, dan tahan korosi pada lingkungan umum termasuk
atmosfer. Paduan tersebut mudah dibentuk dengan keuletan tinggi, dan oleh
karenanya lembaran aluminium murni yang tipis dapat dirol. Aluminium
mempunyai sel satuan FCC, keuletannya masih tetap meski pada temperatur
rendah. Keterbatasan utama aluminium adalah rendahnya temperatur cairnya
(660oC) yang membatasi penggunaan temperatur maksimumnya. Kekuatan
mekanis aluminium dapat ditingkatkan dengan pengerjaan dingin dan pemaduan,
kedua proses tersebut dapat mengurangi ketahanan korosinya. Paduan utama untuk
aluminium adalah Cu, Mg, Si, Mn, dan Zn. Beberapa penggunaan yang umum
paduan aluminium termasuk untuk komponen struktur pesawat, kaleng minuman,
badan bus, komponen-komponen mobil (Syamsul Hadi 2016: 41-42).
Menambahkan unsur lain akan membuat kekuatan tarik semakin naik.
Menurut Anzip dan Suhariyanto (2006: 68) bahwa, “semakin besar kandungan Mn
sampai dengan 1,2% w, maka kekuatan tarik, elongation, kekerasan akan semakin
naik, sedangkan IS semakin turun”. Kekuatan tarik aluminium kira-kira sama
dengan 100N/mm2. Kekuatan tarik itu meningkat sampai kira-kira 150 N/mm2
6
dengan jalan pemaduan; dengan pemaduan dan disertai perubahan bentuk dalam
keadaan dingin kekuatan tarik itu meningkat sampai kira-kira 200N/mm2 dan
selanjunya karena pemaduan dan sepuh keras dispersi, kekuatan tarik meningkat
sampai kira-kira 400 N/mm2 (B.J.M. Beumer 1972: 55).
Ketahanan korosi berubah menurut kemurnian, pada umumnya untuk
kemurnian 99,0% atau di atasnya dapat dipergunakan di udara tahan dalam waktu
bertahun-tahun. Hantaran listrik Al, kira-kira 65% dari hantaran listrik tembaga,
tetapi masa jenisnya kira-kira sepertiganya sehingga memungkinkan untuk
memperluas penampangnya. Oleh karena itu itu dapat dipergunakan untuk kabel
tenaga dan dalam berbagai bentuk umpamanya sebagai lembaran tipis (foil). Dalam
hal ini dapat dipergunakan Al dengan kemurnian 99,0%. Untuk reflektor yang
memerlukan refleksifitas yang tinggi juga untuk kondensor elektrolitik
dipergunakan Al dengan angka sembilan empat (Surdia dan Shinroku 1999: 135)
Tabel 2.1. Sifat-Sifat Fisik Aluminium (Surdia dan Shinroku 1999: 134).
Sifat-sifat Kemurnian Al (%)
99,996 >99,0
Masa jenis (20oC)
Titik cair
Panas jenis (cal/goC)(100oC)
Hantara listrik (%)
Tahan listrik koefisien temperatur (/oC)
Koefisien pemuaian (20-100oC)
Jenis kristal, konstanta kisi
2,6989
660,2
0,2226
64,94
0,00429
23,86x10-6
Fcc, α=4,013 kX
2,71
653-657
0,2297
59 (dianil)
0,0115
23,5x10-6
Fcc, α=4,04 kX
catatan: fcc: face centered cubic = kubus berpusat muka
Menurut Suhariyanto, dkk (2015: 32) dalam penelitiannya berusaha untuk
memperbaiki sifat mekanik aluminium dan didapat data bahwa.
a. Semakin besar kandungan Cu sampai dengan 0,20 % w, maka kuat tarik dan
kekerasan akan semakin naik, sedang elongation dan Is semakin turun.
7
b. Elemen paduan Cu tersebar merata dalam paduan A356.0, baik pada matriknya
(α-Al ) maupun pada batas butirnya, sedangkan perlakuan panas T5 merubah
bentuk butiran yang lonjong menjadi bulat.
c. Sifat mekanik pada kondisi as-cast belum ada yang bisa memenuhi standar JIS
H5202, tetapi setelah diberi perlakuan panas T5, standar JIS H5202 bisa
terpenuhi.
Tabel 2.2. Sifat-Sifat Mekanik Aluminium (Surdia dan Shinroku 1999: 134)
Sifat-sifat
Kemurnian Al (%)
99,996 >99,0
Dianil 75% dirol
dingin Dianil H18
Kekuatan tarik (kg/mm2)
Kekuatan mulur (0,2%)(kg/mm2)
Perpanjangan (%)
Kekerasan Brinell
4,9
1,3
48,8
17
11,6
11,0
5,5
27
9,3
3,5
35
23
16,9
14,8
5
44
Untuk memperbaiki sifat mekanik aluminium juga dapat ditambahkan unsur
Mg, meskipun aluminium yang digunakan adalah aluminium bekas. Seperti halnya
penelitian yang dilakukan oleh Rusnoto (2013: 27) hasilnya adalah:
Dari hasil uji impak dapat disimpulkan pada material paduan Al-Si (piston
bekas) dengan menambahkan unsur Mg dapat meningkatkan kekuatan impak
pada piston bekas tersebut. Kenaikan tersebut seiring dengan meningkatnya
penambahan fraksi berat Mg. Harga impak rata-rata terbesar terjadi pada
penambahan Mg sebesar 15% yaitu sebesar 0,035 J/mm2. Tanpa penambahan
(Mg 0%) sebesar 0,021 J/mm2.
8
Begitu pula hasil penelitian yang dilakukan oleh Suyanto (2015: 82) bahwa,
Penambahan 1% Mg mampu meningkatkan ketangguhan, dan nilai
ketangguhan tertinggi dicapai pada penambahan 5% SiC. Penambahan SiC
lebih dari 5% menurunkan ketangguhan. Penambahan Mg 1% hanya efektif
untuk menaikkan wettability matriks Al terhadap SiC sampai 5%.
Penambahan Mg lebih dari 1% diperlukan untuk mempertahankan wettability
pada penambahan SiC lebih dari 5%.
Gambar 2.1. Diagram Fasa Paduan Al-Si
2.1.2 Pengecoran
Pengecoran adalah penuangan logam cair ke dalam suatu cetakan, sehingga
logam cair tersebut meyesuaikan terhadap bentuk cetakan dan dibiarkan membeku
(Syamsul Hadi 2016: 251). Ada beberapa hal penting yang harus terpenuhi ketika
akan membuat suatu produk coran yaitu: pembuatan pola, pembuatan cetakan,
9
pengecoran dan pemeriksaan coran. sedangkan dalam proses pengecoran terdapat
beberapa hal yang harus dilakukan adalah peleburan logam, penuangan logam dan
pengkristalan logam atau pembekuan cairan logam.
(Surdia dan Chijiiwa 2013:2-3), untuk membuat coran, harus dilakukan
proses-proses seperti: pencairan logam, membuat cetakan, menuang, membongkar
dan membersihkan coran. Untuk mencairkan logam bermacam-macam tanur
dipakai. Umumnya kupola atau tanur induksi frekuensi rendah dipergunakan untuk
besi cor, tanur busur listrik atau tanur induksi frekuensi tinggi dipergunakan untuk
baja cor dan tanur krus untuk paduan tembaga atau coran paduan ringan, karena
tanur-tanur ini dapat memberikan logam cair yang baik dan sangat ekonomis untuk
logam-logam tersebut.
Gambar 2.2. Aliran Proses Pada Pembuatan Coran (Surdia dan Chijiiwa 2013: 3)
Seperti yang diutarakan oleh Syamsul Hadi (2016: 272) dalam buku
karyanya adalah.
Faktor-faktor penentu pilihan suatu metode cor diantaranya:
Sistem
pengolahan
pasir
Tungku Ladel Bahan baku
Mesin
pembuat
cetakan Penuangan
Pembongkaran
Pembersihan
Pemeriksaan
Pasir Rangka cetak
10
1) Ukuran, kompleksitas, dan akurasi dimensi yang diinginkan.
2) Jumlah pengecoran yang dibutuhkan.
3) Siklus waktu, yaitu waktu awal hingga pengecoran selesai dan siap
diulang.
4) Fleksibilitas proses cor yang bisa diadaptasikan pada bentuk yang
berbeda.
5) Biaya operasi tiap pengecoran.
6) Sifat-sifat mekanik yang dibutuhkan atas coran, dan mutu pengecoran,
yaitu permukaan akhir keronggaan, dan inklusi non-logam.
Tidak semua coran sempurna, dapat dipastikan ada cacat pada coran baik
itu sekala kecil ataupun besar. Untuk mengurangi cacat coran maka penelitian pun
harus dilakukan. Seperti halnya yang dilakukan oleh Sri Bimo Pratomo, dkk (2014:
41) telah melakukan sebuah uji coba dengan hasil sebagai berikut.
Modifikasi lapisan primer, yaitu penggunaan lumpur primer sebagai lapisan
primer pertama dan lumpur primer yang ditaburi pasir zirkon sebagai lapisan
primer kedua, dapat menurunkan cacat penetrasi logam. Dengan penggunaan
produk lokal tepung zirkon MC-301 dan pasir zirkon ZrO2-655 yang
merupakan hasil perbaikan tepung zirkon MF-506 dan pasir zirkon MF-8012,
yang keduanya memiliki distribusi ukuran partikel yang merata dapat
menghilangkan cacat penetrasi logam. Meskipun pasir zirkon ZrO2-655 lebih
kasar, tetapi dengan kombinasi pemakaian tepung zirkon MC-301 yang halus,
dapat menghasilkan lapisan primer cetakan keramik yang halus sehingga
produk cor memiliki permukaan yang halus pula.
11
Untuk menanggulangi cacat lubang jarum pada pengecoran aluminium
dengan Begitu juga yang dilakukan oleh Suharnadi dan Santoso (2015: 17)
berusaha menambah fluk NA2CO3 dan NaCl, hasilnya adalah, “spesimen dengan
penambahan 1% fluk NA2CO3 dan 2% NaCl lebih sedikit cacat lubang jarum
dibanding spesimen tanpa penambahan fluk”. Pengecoran membuat kita lebih
mudah membuat suatu benda atau komponen. Akan tetapi, apabila bahan yang akan
digunakan adalah bahan yang pernah melewati hasil pengecoran (akan dilakukan
pengecoran ulang), akan menurunkan kualitas coran. Menurut Samsudi Raharjo,
dkk (2011: 111), “pengecoran ulang menyebabkan penurunan kekerasan pada
material ADC 12 dari raw material ke remelting, yang semula 95,5 BHN pada
temperatur penuangan 700oC”.
2.1.3 Penuangan
Logam yang telah dicaikan dari tanur pelebur diterima oleh ladel dan
kemudian dituangkan ke dalam cetakan. Ladel terdiri dari ladel jenis gayung, ladel
dengan jepitan pembawa, ladel yang dapat dimiringkan dengan tuas tangan
(kapasitasnya 10 sampai 2000 Kg), ladel yang dapat dimiringkan dengan roda gigi,
ladel tuang dasar dengan sumbat (kapasitas 200 sampai 10000 Kg) dan sebagainya.
Temperatur penuangan banyak mempengaruhi kualitas coran. Temperatur yang
terlalu rendah menyebabkan waktu pembekuan pendek, kecairan yang buruk dan
menyebabkan cacat coran seperti rongga penyusutan, rongga udara, salah satu air
dan sebagainya. Dalam penuangan penting dilakukan dengan tenang dan cepat.
Selama penuangan cawan tuang perlu terisi penuh dengan logam cair. Waktu
12
penuangan yang cocok perlu ditentukan, dengan mempertimbangkan berat dan
tebal coran, sifat cetakan dan sebagainya (Surdia dan Chijiiwa 2013: 159-160).
Porositas bukan hanya dipengaruhi oleh temperatur penuangan saja tetapi
dipengaruhi oleh hal lain. Menurut Sumpena (2016: 30-31), “pengaruh dimensi
saluran tuang terhadap porositas yaitu tingkat porositas tertinggi diperoleh dengan
diameter saluran tuang 17 mm yaitu sebesar 2.743 gr/cm3, sedangkan tingkat
porositas paling rendah diperoleh dengan diameter saluran tuang 13 mm sebesar
2.831 gr/cm3”.
Untuk menuangkan cairan logam yang sangat panas diperlukan sebuah alat
khusus untuk mempermudah penuangan yaitu panci tuang atau gayung dari logam.
Panci tuang yang paling banyak digunakan ialah panci tangan, panci pikul, dan
panci derek. Panci tersebut digunakan berturut-turut untuk menuang benda tuang
yang kecil, yang besar, dan yang sangat besar (Beumer 1971: 131).
2.1.4 Uji Impact (Uji Pukul)
Pukul adalah pembebanan yang sangat cepat. Uji pukul dilaksanakan pada
bahan yang mengalami pukulan atau benturan, seperti kecelakaan kendaraan/ mobil
atau terbenturnya helm. Uji pukul untuk mengukur ketangguhan suatu bahan atas
pembebanan pukul/ kejut. Uji pukul telah distandarkan oleh Charpy dan Izod.
Dalam uji tersebut sepotong spesimen ditabrak suatu ayunan bandul dan energi
yang dibutuhkan untuk merusaknya adalah yang diukur. Kedua uji pukul
melibatkan pengukuran yang sama, tetapi berbeda bentuk spesimennya (Syamsul
Hadi 2016: 79).
13
Gambar 2.3. Mesin Uji Pukul (a) Izod, dan (b) Charpy (Syamsul Hadi 2016: 80)
Pada sebuah website yang dikelola oleh Hima Teknik Pengelasan ITS
(www.hima-tl.ppns.ac.id/?p=667: 13 Mei 2015) tertulis sebagai berikut.
Metode pengujian impact dibedakan menjadi 2 macam yaitu metode Charpy
dan metode Izod. Pada metode Charpy spesimen diletakkan mendatar dan
kedua ujung spesimen ditumpu pada suatu landasan. Letak takik (notch)
tepat di tengah dengan arah pemukulan dari belakang takikan. Baisanya
metode ini digunakan di Amerika dan banyak negara yang lain termasuk
Indonesia. Sedangkan pada metode Izod, spesimen dijepit pada salah satu
ujungnya dan diletakkan tegak. Arah pemukulan dari depan takikan.
Biasanya metode ini digunakan di Negara Inggris.
(b) (a)
14
Gambar 2.4. Uji Pukul Charpy: (a) Posisi Spesimen Logam, dan (b) Detail Takik
Spesimen (Syamsul Hadi 2016: 81)
Gambar 2.5. Uji Pukul Izod: (a) Posisi Penjepitan Spesimen (test piece)
Kantilever, (b) Detail Spesimen Logam, dan (c) Detai Spesimen Plastik (Syamsul
Hadi 2016: 80)
Untuk besarnya energi impact dapat dihitung dengan persamaan sebagai
berikut:
E0 = W . h0
E1 = W . h1
∆E = E0 – E1 = W (h0 - h1)
ho = ℓ – ℓcos α = ℓ (1 – cos α)
h1 = ℓ – ℓcos β = ℓ (1 – cos β)
15
∆E = W ℓ( cos β – cos α )
Keterangan:
E0 = energi awal (J)
E1 = energi akhir (J)
W = berat bandul (N)
h0 = ketinggian bandul sebelum dilepas (m)
h1 = ketinggian bandul setelah dilepas (m)
ℓ = panjang lengan bandul (m)
α = sudut awal (o)
β = sudut akhir (o)
Untuk mengetahui kekuatan impact (Is) maka energi impact tersebut harus
dibagi dengan luas penampang efektif spesimen (A) sehingga:
Is = ∆E/A = W ℓ( cos β – cos α )/A
Tabel 2.3. Kekuatan Pukul Beberapa Logam pada Temperatur Ruang (Syamsul
Hadi 2016: 84).
Material Charpy V Impact
Strength J
Aluminium, Commercially pure, annealed 30
Aluminium-1,5% Mn alloy, annealed
hard
80
34
Copper, oxygen-free HC, annealed 70
Cartridge btass (70% Cu, 30% Zn), annealed
¾ hard
88
21
Cupronickel (70% Cu, 30%Ni), annealed 157
Magnesium-3% Al, 1% Zn alloy, annealed 8
Nickel alloy, Monel, annealed 290
Titanium-5% Al, 2,5% Sn, annealed 24
Grey cast iron 3
Malleable cast iron, blackheart, annealed 15
Austenitic stainlees steel, annealed 217
Carbon steel, 0,2% carbon, as rolled 50
16
Menurut Handoyo (2013: 53) “tipe- tipe perpatahan adalah perpatahan
intergranular, dan perpatahan transgranular. Perpatahan transgranular adalah
perpatahan yang terjadi di dalam butir, sedangkan perpatahan intergranular adalah
perpatahan yang terjadi diantara butir. Hal- hal yang mempengaruhi ketangguhan
material adalah takikan, beban dan temperatur”. Untuk menyempurnakan atau
menyesuaikan alat uji impact dengan bahan yang akan diuji maka perlu adanya
perubahan rancangan seperti yang dilakukan oleh Beny Putranto (2011: 94) yang
mencoba merancang alat uji impact Charpy khusus untuk material komposit
berpenguat serat alam, “hasil pengujian terhadap rancangan alat uji impak
menunjukkna bahwa alat uji telah memenuhi aspek keterulangan dalam pengujian.
Alat uji impak selalu konsisten dalam menguji meskipun dengan ketebalan
spesimen yang berbeda-beda dengan jenis bahan yang sama”.
Gambar 2.6. Kurva Uji Impact
17
2.1.5 Struktur Mikro
Pengujian mikro bertujuan untuk melihat struktur atau susunan logam
secara mikro yang tidak dapat dilihat oleh mata terlanjang melainkan harus
menggunakan alat yaitu mikroskop dengan dipasang lensa pembesar hingga 100
kali lipat. Surdia dan Chijiiwa (2013: 210) menerangkan bahwa.
Dalam pengujian struktur mikro, kualitas bahan ditentukan dengan
mengamati struktur di bawah mikroskop, di samping itu dapat pula
mengamati cacat dan bagian yang tidak teratur. Mikroskop yang digunakan
adalah mikroskop cahaya, tetapi apabila perlu dipergunakan juga mikroskop
elektron untuk mendapat pembesaran yang tinggi. Dalam hal tertentu dipakai
alat khusus yaitu mikroskop pirometri untuk bisa mengamati perubahan-
perubahan yang disebabkan oleh perubahan temperatur, atau juga dipakai alat
penganalisa mikro dengan mana kotoran kecil dalam struktur dapat dianalisa.
Menurut Indreswari Suroso (2015: 8) sesuai kesimpulan yang dapat ditarik
dari sebuah penelitiannya adalah.
a. Hasil pengujian struktur mikro pengecoran lug mengandung 99,9% Al
menunjukkan pada paduan ini aluminium sangat dominan bahkan
mendekati aluminium murni sehingga dalam gambar unsur silikon sangat
kecil.
b. Hasil pengujian struktur mikro bahwa diameter butiran Zn lebih besar
dibandingkan butiran Aluminium.
c. Semakin besar diameter butiran maka kekerasan material semakin rendah
dan bersifat lunak. Semakin kecil diameter butiran maka kekerasan
18
material semakin tinggi dan bersifat getas. Kekerasan coran lug paduan Al
lebih tinggi dibanding lug asli paduan Zn. Hal ini disebabkan diameter
butiran aluminium lebih kecil dibandingkan diameter butiran Zn.
Bentuk struktur mikro dapat dengan mudah diubah-ubah hanya dengan
berbagai perlakuan atau pun penambahan unsur lain. Respati, dkk (2010: 289)
melakukan sebuah uji coba untuk mengetahui perubahan struktur mikro dan didapat
suatu kesimpulan yaitu, “pemberian tekanan langsung pada proses pembekuan pada
pengecoran dapat menghaluskan struktur silikon dan menaikan kekerasan terhadap
pengecoran tuang. Penambahan temperatur cetakan menyebabkan struktur silikon
semakin kasar dan menurunkan rata-rata kekerasan baik pada pengecoran tuang
maupun pengecoran dengan tekanan”.
Gambar 2.7. Butiran Unsur Al dan Si (Indreswari Suroso 2015: 6)
19
Membedakan unsur-unsur yang terkandung dalam paduan aluminium dapat
dilihat pada struktur mikro, butiran besar yang berwarna putih merupakan Al, titik-
titik kecil berwarna hitam yang tersebar merata merupan Si. unsur-unsur yang
terlihat hanya unsur yang dominan atau prosentasenya lebih banyak, jika paduan
Al-Si maka unsur yang terlihat adalah butiran Al, Si, dan gabungan Al-Si, meskipun
dalam komposisi terdapat campuran unsur lain.
2.2 Kajian Penelitian Relevan
Penelitian tentang variasi suhu tuang pada pengecoran aluminium telah
banyak dibuat pada penelitian terdahulu. Adapun penelitian tersebut adalah:
Febrian Deny Moreta (2009), telah melakukan penelitian tentang pengaruh
variasi temperatur tuang dan tebal celah antar roll terhadap kekerasan dan struktur
mikro logam aluminium proses strip casting. Febrian melakukan penelitian
temperatur tuang dengan variasi 800oC, 750oC, 700oC, 650oC. Menggunakan bahan
penelitian aluminium dari kaleng minuman bekas dengan komposisi paduan
utamanya yaitu magnesium. Hasil dari penelitian tersebut bahwa variasi perubahan
temperature tuang untuk setiap variasi tidak terjadi perubahan yang signifikan baik
dalam bentuk struktur mikro maupun kekerasan.
Budi Harjanto dan Suyitno (2008), melakukan sebuah penelitian yang
berjudul pengaruh temperatur tuang dan temperatur cetakan pada high pressure die
casting (HPDC) berbentuk piston paduan aluminium-silikon. Pada penelitian ini
digunakan variasi suhu tuang sebesar 700oC, 750oC, dan 800oC, sedangkan untuk
suhu cetakan adalah 150oC, 175oC, dan 200oC. Variasi ini akan mempengaruhi
karakteristik dari benda hasil coran. Kekerasan secara umum menurun dengan
20
meningginya suhu tuang dan suhu dies. Didapatkan suhu tuang maksimal adalah
700oC dan suhu cetakan 150oC dengan kekerasan 97,86 VHN.
Hermawan, dkk (2013), telah melakukan suatu penelitian yang berjudul
analisa pengaruh variasi temperatur tuang pada pengecoran squeeze terhadap
struktur mikro dan kekerasan produk sepatu kampas rem dengan bahan aluminium-
silikon daur ulang. Hermawan, dkk, dalam penelitiannya memvariasikan suhu
penuangan cairan logam hasil peleburan dengan suhu 600oC, 700oC, dan 800oC.
Hasil pengujiannya menunjukan bahwa pengecoran squeeze mampu mengurangi
cacat porositas sebesar 30,5%, struktur silikon semakin halus, meningkatkan dan
meratakan distribusi kekerasan Brinell. Penambahan temperatur tuang tidak
signifikan terhadap nilai kekerasan.
Rudi Siswanto (2015), melakukan sebuah penelitian dengan judul analisa
struktur mikro padual Al-19, 6Si-2, 5Cu, 2, 3Zn (scrap) hasil pengecoran
evaporative. Aluminium rongsok dari limbah rumah tangga yang dileburkan di
dapur krusibel pada proses pengecoran evaporative, dan pada penuangan suhu
tuangnya dilakukan variasi yaitu 650oC, 660oC, 670oC, dan 680oC. Hasil
pengamatan struktur mikro dari pengecora tersebut menunjukkan semakin tinggi
temperatur tuang struktur Hypereutectic Si hadir diantara dendrit dari serpihan
pendek tipis menjadi serpihan panjang tebal.
2.3 Kerangka Pikir Penelitian
Pengecoran merupakan salah satu cara yang dilakukan untuk membentuk
suatu bahan sesuai bentuk yang diinginkan dengan melelehkan atau mencairkan
logam dan dituangkan ke dalam cetakan. Peleburan dan penuangan adalah proses
21
yang harus dilewati ketika melakukan pengecoran. Aluminium dapat melebur pada
suhu 6600C ke atas. Peleburan dilakukan dengan suhu di atas 7500C, supaya proses
pembekuan cairan logam lebih lama. Suhu penuangan mempengaruhi kualitas
coran. Penuangan cairan logam dilakukan pada suhu 7500C, 7250C, dan 7000C.
Variasi suhu penuangan dilakukan menurun dari yang besar ke kecil, karena dengan
penuangan diawali suhu yang paling tinggi tidak perlu memanasi kembali cairan
logam ketika akan melakukan penuangan dengan suhu 7250C dan 7000C hanya
menunggu penurunan suhu cairan logam sehingga akan lebih hemat bahan bakar.
Pengukuran suhu sebelum cairan dituangkan ke dalam cetakan dapat dilakukan
menggunakan alat thermokople yang sensornya dapat membaca panas sampai suhu
8000C.
Cairan logam yang telah dituangkan ke dalam cetakan pasir didiamkan
sampai suhu coran tidak melebihi suhu ruangan atau sampai benar-benar menjadi
padat. Hasil coran dari masing-masing variasi suhu penuangan dibuat spesimen
sesuai dengan ketentuan pengujian yang akan dilakukan yaitu uji impact dan uji
struktur mikro. Pengujian impact ada dua metode yaitu Charpy dan Izod. Spesimen
pengujian impact metode Charpy diletakkan mendatar dan kedua ujung spesimen
ditumpu pada suatu landasan. Letak takik (notch) tepat di tengah dengan arah
pemukulan dari belakang takikan. Pengujian struktur mikro menggunakan
mikroskop elektron yang pembesarannya lebih besar dari pada mikroskop cahaya
biasa, struktur mikro dari spesimen yang terlihat difoto dan dijelaskan hasilnya.
Dari hasil pengujian impact dan struktur mikro yang diperoleh dapat ditarik suatu
22
kesimpulan dan diketahui perbedaan kekuatan impact dan struktur mikro tiap
spesimen dengan variasi suhu tuang 7500C, 7250C, dan 7000C.
46
BAB V
PENUTUP
5.1 Simpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan hasil-
hasil penelitian sebagai berikut:
5.1.1 Terdapat perbedaan kekuatan impact pada sepesimen-sepesimen hasil coran
aluminium dengan variasi suhu penuangan, dimana semakin tinggi suhu
penuangan maka kekuatan impact akan semakin besar. Dari variasi suhu
penuangan 750oC, 725oC, dan 700oC yang memiliki kekuatan impact paling
besar adalah sepesimen suhu penuangan 750oC, dan kekuatan impact paling
kecil adalah sepesimen suhu penuangan 700oC.
5.1.2 Perbedaan struktur mikro yang terbentuk dapat dilihat pada ukuran partikel.
Ukuran partikel paling besar terbentuk pada spesimen suhu penuangan
700oC, dan ukuran partikel paling kecil terbentuk pada spesimen suhu
penuangan 750oC. Data tersebut menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu
penuangan maka partikel mikro yang terbentuk akan semakin kecil dan
padat.
5.2 Saran
Setelah melakukan penelitian adapun saran yang diberikan sebagai berikut:
5.2.1 Saat akan melakukan pengukuran suhu cairan yang telah dipindah ke ladel
atau gayung besi sebelum proses penuangan sebaiknya cairan logam yang
47
masih berada di kowi suhunya diturunkan terlebih dahulu agar pengukuran
suhu cairan di ladel tidak terlalu lama yang mengakibatkan permukaan
cairan terkena debu dan mulai mengeras.
5.2.2 Bagi yang ingin melakukan penelitian sejenis sebaiknya variasi suhu
penuangan di atas 750oC dan jarak antar variasi suhu penuangan minimal
50oC karena kekuatan impact yang dihasilkan lebih besar dan perbedaan
kekuatan impact tidak terlalu sedikit.
5.2.3 Penggunaan cetakan yang bagus, jika dari pasir pilih yang lebih halus untuk
mengurangi cacat coran porositas yang akan mempengaruhi kualitas coran.
DAFTAR PUSTAKA
48
Anzip, A. dan Suhariyanto. 2006. Peningkatan Sifat Mekanik Paduan Aluminium
A356.2 dengan Penambahan Manganese (Mn) dan Perlakuan Panas T6.
Jurnal Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Kristen Petra,
Vol. 8, No. 2, Oktober 2006: 64 – 68.
Beumer, B.J.M. 1972. Ilmu Bahan Logam Jilid II. Translated by Anwir, B.S. 1979.
Jakarta: Bhratara Karya Aksara.
Beumer, B.J.M. 1971. Pengetahuan Bahan Jilid III. Translated by Anwir, B.S.
1980. Jakarta: Bhratara Karya Aksara.
Hadi, S. 2016. Teknologi Bahan. Yogyakarta: Andi.
Handoyo, Y. 2016. Perancangan Alat Uji Impak Metode Charpy Kapasitas 100
Joule. Jurnal Imiah Teknik Mesin, Vol. 1, No. 2, Agustus 2013: 45-53.
Harjanto, B. dan Suyitno. 2008. Pengaruh Temperatur Tuang dan Temperatur
Cetakan pada High Pressure Die Casting (HPDC) Berbentuk Piston Paduan
Aluminium-Silikon. Seminar Nasional Aplikasi Sains dan Teknologi, 86-
90.
Hermawan, P. S. Purwanto, H. dan Respati, S. M. B. 2013. Analisa Pengaruh
Variasi Temperatur Tuang pada Pengecoran Squeeze Terhadap Struktur
Mikro dan Kekerasan Produk Sepatu Kampas Rem dengan Bahan
Aluminium (Al) Silikon (Si) Daur Ulang. Momentum, Vol. 9, No. 2,
Oktober 2013: 10-15.
Hima Teknik Pengelasan. (2015). Impact Test. (online), (www.hima-
tl.ppns.ac.id/?p=667) diakses pada 1 Maret 2017.
Logam Ceper. (2014). Aluminium dalam Pengecoran Logam. (online),
(https://logamceper.com/aluminium-dalam-pengecoran-logam/) diakses
pada 22 Agustus 2017
Moreta, F. D. 2009. Pengaruh Variasi Temperatur Tuang dan Tebal Celah Antar
Roll Terhadap Kekerasan dan Struktur Mikro Logam Aluminium Proses
Strip Casting. Skripsi, Universitas Sebelas Maret.
Pratomo, S. B. Doloksaribu, M. dan Afrilinda, E. 2014. Pemanfaatan Pasir Zirkon
Lokal untuk Cetakan Keramik pada Proses Pengecoran Presisi. Jurnal Riset Industri (Journal of Industrial Research), Vol. 8 No. 11, 4/4: 33-41.
Putranto, B. 2011. Perancangan Alat Uji Impak Charpy untuk Material Komposit
Berpenguat Serat Alam (Natural Fiber). Skripsi, Universitas Sebelas Maret.
Raharjo, S. Abdillah, F. dan Wanto, Y. 2011. Analisa Pengaruh Pengecoran Ulang
Terhadap Sifat Mekanik Paduan Aluminium ADC 12. Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi, 106-111.
Respati, S. M. B. Purwanto, H. dan Mauluddin, M. S. 2010. Pengaruh Tekanan dan
Temperatur Cetakan Terhadap Struktur Mikro dan Kekerasan Hasil
49
Pengecoran pada Material Aluminium Daur Ulang. Prosiding Seminar Nasional Unimus, 284-289.
Rusnoto. 2013. Studi Kekuatan Impak pada Pengecoran Paduan Al-Si (Piston
Bekas) dengan Penambahan Unsur Mg. Jurnal Foundry Vol. 3 No. 2
Oktober 2013: 24-28.
Siswanto, R. 2015. Analisis Struktur Mikro Paduan Al-19,6Si-2,5Cu,2,3Zn (Scrap)
Hasil Pengecoran Evaporative. Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV), 7-8/10.
Suharnadi, B. dan Santoso, N. 2015. Variasi Penambahan Fluk untuk Mengurangi
Cacat Lubang Jarum dan Peningkatan Kekuatan Mekanik. Jurnal Material Teknologi Proses, Vol. 1, No. 1: 13-17.
Suhariyanto, et al. 2015. Perbaikan Sifat Mekanik Paduan Aluminium A3456.0
dengan Cara Menambah Cu dan Perlakuan Panas T5. Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan III, 25-34.
Sumpena. 2016. Pengaruh Variasi Dimensi Saluran Tuang Terhadap Fluiditas,
Porositas dan Kekerasan Pengecoran dengan Bahan Baku Aluminium
Bekas. Politeknosains, Vol. XV, No. 1, Maret 2016: 24-31.
Surdia, T. dan Chijiiwa, K. 2013. Teknologi Pengecoran Logam. Jakarta Timur:
Balai Pustaka.
Surdia, T. dan Saito, S. 1999. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: Pradnya
Paramita.
Suroso, I. 2015. Analisis Struktur Mikro Coran Pengencang Membran pada Alat
Musik Drum Paduan Aluminium dengan Cetakan Logam. Jurnal Teknika STTKD, Vol. 2, No. 1, Juli 2015: 1-8.
Suyanto. 2015. Analisa Ketangguhan Komposit Aluminium Berpenguat Serbuk
SiC. Jurnal SIMETRIS, Vol 6 No 1 April 2015: 77-82.
Wijaya, M. T. Zubaidi dan Wijoyo. 2017. Pengaruh Variasi Temperatur Tuang
Terhadap Ketangguhan Impak dan Struktur Mikro pada Pengecoran
Aluminium. Jurnal SIMETRIS, Vol 8 No 1 April 2017: 219-224.
Top Related