Prosedur Pembuatan METODOLOGI PENELITIAN

7. Water Glass. Kegunaannya adalah untuk mengikat pasir silica yang akan di bentuk cetakan dengan pola kanvas rem yang direncanakan. Gambar 3.22. Water glass Lab.Pengujian Mekanik dan Material Teknik Baristand Industri Medan.

3.3 Prosedur Pembuatan

3.3.1 Pembuatan Cetakan Cetakan adalah rongga atau ruang di dalam pasir cetak yang akan diisi dengan logam cair. Pembuatan cetakan dari pasir cetak dilakukan pada sebuah rangka cetak. Cetakan terdiri dari kup dan drag. Kup adalah cetakan yang terletak di atas dan drag adalah cetakan yang terletak di bawah. Hal yang perlu diperhatikan pada kup dan drag adalah penentuan permukaan pisah yang tepat. Rangka cetak yang dapat terbuat dari kayu ataupun logam adalah tempat untuk memadatkan pasir cetak yang sebelumnya telah diletakkan pola di dalamnya. Pada proses pengecoran dibutuhkan dua buah rangka cetak yaitu rangka cetak untuk kup dan rangka cetak untuk drag. Pola digunakan untuk memproduksi cetakan. Pada umumnya, dalam proses pembuatan cetakan, pasir cetak diletakkan di sekitar pola yang dibatasi rangka cetak kemudian pasir dipadatkan dengan cara ditumbuk sampai kepadatan tertentu. Pada lain kasus terdapat pula cetakan yang mengerasmenjadi padat sendiri karena reaksi kimia dari perekat pasir tersebut. Pada umumnya cetakan dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian atas dan bagian bawah sehingga setelah pembuatan cetakan selesai pola akan dapat dicabut dengan mudah dari cetakan. Universitas Sumatera Utara Pasir cetakan dicampur dengan Air kaca Water GlassNatrium Silikat, kemudian direaksikan dengan gas CO2 sehingga menjadi padat dan keras. Kemudian cetakan diasembling dan diklem. Berikut tahapan pencampuran pasir dengan water glass : 1. Sediakan pasir silika sebanyak 50 kg 2. Masukkan pasir silika kedalam wadah mesin mixer 3. Masukkan water glass kedalam wadah mesin mixer sebanyak 5 kg 4. Hidupkan mesin lalu tekan tombol ON, mesin akan berputar dan mengaduk pasir yang sudah dicampur water glass. 5. Tunggu pengadukan hingga merata. 6. Setelah merata, angkat pasir dari wadah bentuk didalam rangka cetakan sesuai dengan pola kanvas rem dan sampel pengujian. Gambar 3.23. Proses pencampuran pasir dan water glass Lab.Pengujian Mekanik dan Material Teknik Baristand Industri Medan. Tahapan pembuatan cetakan pasir adalah sebagai berikut: 1. Pemadatan pasir cetak di atas pola 2. Pelepasan pola dari pasir cetak rongga cetak 3. Pembuatan saluran masuk dan riser 4. Pelapisan rongga cetak 5. Bila coran memiliki permukaan dalam misal lubang, maka dipasang inti Universitas Sumatera Utara 6. Penyatuan cetakan 7. Siap untuk digunakan. 3.3.1.1 Cetakan Kanvas Rem Cetakan kanvas rem dibuat dari pasir silika yang sudah dicampur dengan water glass. Bentuk cetakan persegi panjang dengan ukuran panjang 70 cm lebar 25 cm yang diikat oleh kayu. Pencampuran water glass pada pasir silika bertujuan sebagai perekat atau pengeras pasir agar tetap seperti bentuk pola kanvas yang dibuat. Dimana cetakan pasir sudah dibentuk dengan pola kanvas rem yang dirancang. Dibutuhkan dua cetakan untuk membentuk satu unit kanvas rem yaitu cetakan bagian atas dan cetakan bagian bawah. Kedua cetakan akan disatukan, cela dalam penyatuan cetakan ditutupi dengan tanah liat. Letak saluran tuang dan saluran keluar berada pada cetakan bagian atas. Gambar 3.24. Cope dan Drag Lab.Pengujian Mekanik dan Material Teknik Baristand Industri Medan. 3.3.1.2 Cetakan Sampel Uji Pasir silika yang sudah dicampur water glass dimasukkan kedalam suatu wadah berdiameter 20 cm dan tinggi 25 cm hingga penuh. Tiga batang pipa berdiameter 30 mm tinggi 300 mm diletakkan kedalam wadah tersebut hingga membentuk lubang atau cetakan sampel. Kedalaman cetakan sampel adalah 170 mm berdiameter 30 mm. Gambar 3.25 menunjukkan hasil pembuatan cetakan sampel. Cope Bagian atas Drag Bagian bawah Universitas Sumatera Utara a b Gambar 3.25. a Pembentukan cetakan sampel, b Hasil pembentukan cetakan sampel. Lab.Pengujian Mekanik dan Material Teknik Baristand Industri Medan. 3.3.2 Pembuatan Kanvas Rem dan Sampel Pengujian Al-SiC Aluminium dari velg mobil bekas dipotong-potong agar mempermudah proses peleburan. Dilebur pada temperatur 600 o C hingga 660 o C dan dijadikan billet untuk pengujian komposisi kimia. Peleburan berikutnya dalam proses pencampuran dilakukan perhitungan perbandingan jumlah berat billet dan SiC. Bertujuan untuk mendapatkan nilai pencampuaran SiC 18 dan aluminium 82 dari 21 kg jumlah pencampuran material yang dilebur. Dimana berat SiC 18 adalah 3,78 kg dan aluminium 82 adalah 17,22 kg. Aluminium billet yang sudah ditimbang dilebur kembali hingga menjadi cairan logam pada temperatur 600 o C hingga 660 o C. Seiring peleburan aluminium, pemanasan partikel SiC dilakukan pada temperatur 200 o C ditahan selama 1 jam sebelum dicampur dengan cairan logam aluminium. Gambar 3.26. Peleburan aluminium billet Lab.Pengujian Mekanik dan Material Teknik Baristand Industri Medan. Universitas Sumatera Utara Adapun pemanasan SiC dilakukan agar menghindari temperatur kejut pada penguat SiC yang mengakibatkan hasil coran tidak baik. Setelah itu partikel SiC 18, degasser dan flux dicampur kedalam cairan logam aluminium pada temperatur 660 o C. Diaduk selama 10 menit menggunakan pengaduk stirr casting dengan kecepatan 610 rpm. Pencampuran degasser dan flux bertujuan untuk membuang gas-gas dan kotoran yang membuat hasil coran rusak. Pengecoran dilakukan dalam dua bentuk yaitu pengecoran dengan cetakan kanvas rem kereta api dan cetakan sampel pengujian. Gambar 3.27. Proses pengadukan Lab.Pengujian Mekanik dan Material Teknik Baristand Industri Medan. 3.3.2.1 Kanvas Rem Cairan logam aluminium campuran partikel SiC 18 dituang kedalam cetakan kanvas rem. Penuangan menggunakan ladel sebagai penampung cairan logam dari tanur. Dimensi kanvas rem ditunjukkan pada gambar 3.29. Gambar 3.28. Proses penuangan pada cetakan kanvas rem Lab.Pengujian Mekanik dan Material Teknik Baristand Industri Medan. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.29. Sket kanvas rem PT. KAI. 3.3.2.2 Sampel Uji Setelah selesai proses penuangan pada cetakan kanvas rem. Penuangan berikutnya dilakukan untuk cetakan sampel uji. Penuangan menggunakan ladel sebagai penampung cairan logam dari tanur. Dimensi ukuran sampel uji hasil coran dengan panjang 150 mm berdiameter 24 mm. Cetakan sampel uji diletakkan diatas bara api sewaktu dilakukan penuangan cairan logam. Bertujuan untuk membuang gas dan menghindari temperatur kejut pada hasil coran yang dapat menyebabkan kerusakan pada hasil coran. Gambar 3.30. Proses penuangan pada cetakan sampel uji Lab.Pengujian Mekanik dan Material Teknik Baristand Industri Medan. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.31. Sampel uji Lab.Pengujian Mekanik dan Material Teknik Baristand Industri Medan. 3.3.2.3 Pekerjaan Permesinan Pembentukan sampel uji untuk ketiga pengujian dilakukan dengan pekerjaan permesinan. Alat permesinan yang digunakan untuk pembuatan sampel uji adalah mesin bubut. Adapun dimensi untuk tiap sampel pengujian adalah sebagai berikut: 1. Sampel uji kekerasan Sampel uji kekerasan dibuat sebanyak empat sampel Gambar 3.32. Sampel uji kekerasan. 2. Sampel uji keausan Sampel uji keausan dibuat sebanyak tiga sampel Gambar 3.33. Sampel uji keausan. 2 5 m m ϴ 20 mm 2 5 m m ϴ 16 mm Universitas Sumatera Utara 3. Sampel uji tarik Sampel uji tarik dibuat sebanyak tiga sampel Gambar 3.34. Sampel uji tarik. Gambar 3.35. Proses pembubutan sampel uji Lab.Pengujian Mekanik dan Material Teknik Baristand Industri Medan. Proses permesinan pada komposit hasil tempaan dilakukan menggunakan mesin bubut untuk mendapatkan geometri sampel uji sesuai dengan pengujian yang akan dilakukan. 3.3.2.4 Perlakuan Panas Perlakuan panas dapat didefinisikan sebagai kombinasi operasi pemanasan dan pendinginan terhadap logam atau paduan, dalam keadaan padat dengan waktu tertentu dan dengan maksud untuk mendapatkan sifat tertentu. 60 mm ϴ 14 mm R 15 mm 75 mm Universitas Sumatera Utara Proses laku panas yang diberikan pada sampel dan kanvas rem adalah jenis perlakuan panas T6, yaitu melakukan solution treatment lalu diquench dan kemudian di aging. Hal ini dilakukan dengan harapan diperoleh peningkatan kekerasan, kekuatan dan ketangguhan dari perubahan struktur mikro atau mekanisme pengerasan presipitasi. Solution treatment dilakukan pada temperatur 500 o C selama 2 jam. Selanjutnya dilakukan quench pada air tawar dengan temperatur 27 o C. Hasil quench tersebut dimasukkan kembali ke tungku pemanas untuk di artificial aging dengan temperatur 230 o C pada dua tingkat temperatur yang berbeda, yaitu selama 7 jam kemudian didinginkan secara lambat dengan udara. Mekanisme perlakuan panas tersebut dapat dilihat pada gambar 3.36. Solution treatment 500 o C 2 jam 20 min 1 jam Artificial aging 230 o C 7 jam 27 o C Waktu jam Gamabr 3.36. Skema proses perlakuan panas T6 standar. Proses perlakuan panas T6 terhadap paduan Aluminium dilakukan melalui metode pengerasan dengan terbentuk endapan Precipitation hardening yang secara garis besar terdiri dari tiga langkah. Langkah pertama, perlakuan panas pelarutan solution heat treatment, langkah kedua, pendinginan cepat quenching untuk mendapatkan larutan lewat jenuh supersaturated dan langkah ketiga, Proses penuaan buatan artifical aging. T em p er atu r o C Universitas Sumatera Utara Gambar 3.37. Diagram alir pengecoran kanvas rem Al-SiC dan Sampel pengujian. Billet Pengecoran ke 2 untuk Pencampuran cairan logam Al dengan SiC suhu 600 o C Pengadukan dengan putaran 610 rpm selama 10 menit Cetakan Penuangan Permesinan uji tarik uji keausan uji kekerasan Pembahasan Pengecoran ke 1 600 o C s d 660 o C uji komposisi Mulai Selesai Data hasil uji Sampel Pengujian Kanvas rem Al-SiC Velg bekas Al Partikel SiC 18 Kesimpulan Universitas Sumatera Utara 3.3.3 Pengujian Material Spesimen uji yang sudah dibentuk melalui pekerjaan permesinan. Selanjutnya akan dilakukan pengujian material. Pengujian material ini dilakukan agar mengetahui sifat logam dari hasil pengecoran Al-SiC dalam bentuk sampel. Adapun pengujian yang akan dilakukan antara lain: 1. Pengujian kekerasan 2. Pengujian keausan 3. Pengujian kuat tarik 3.3.3.1 Pengujian Kekerasan Pengujian kekerasan material mengacu pada ASTM E-18, dilakukan menggunakan Rockwell Hardness Tester model FR-3e buatan Jepang dengan diameter indentor 116” berbentuk bola untuk beban yang digunakan 100 kgf. Penekanan dilakukan 10 kali untuk setiap material. Prosedur uji kekerasan adalah sebagai berikut: a. Permukaan benda uji terlebih dahulu dipoles hingga rata dan halus dengan menggunakan alat poles. Amplas yang digunakan mulai dari ukuran kasar sampai yang paling halus, kemudian yang terakhir menggunakan serbuk alumina. Permukaan yang baik dan halus akan memantulkan cahaya, seperti cermin. b. Hidupkan power main power di bagian belakang unit c. Pilih beban minor R atau S terletak di atas identator R: l0 kgf dan S:3 kgf d. Pilih load yang dikehendaki e. Pilih identer dengan menekan tombol DiB Diamond Ball f. Set holding time dengan menekan tombol DW TIME g. Letakkan sampel pada anvil h. Putar elevation handle sampai lampu hijau set menyala i. Jika lampu auto nyala, maka otomatis akan loading, hold dan release j. Jika lampu autp mati maka harus tekan start k. Hasil nilai hardness akan tampil, jika menggunakan printor maka printer akan print hasil tersebut. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.38. Pengujian kekerasan Lab.Pengujian Mekanik dan Material Teknik Baristand Industri Medan. Formula untuk penghitungan hasil uji kekerasan adalah sebagai berikut : Kekerasan Rockwell HR = E – e = HRB 3.3.3.2 Pengujian Keausan Pengujian keausan material mengacu pada ASTM G99-04 tipe pin on disk. 1. Dalam proses pengujian keausan ini diperhatikan beberapa hal sebagai berikut: a. Memasang piringan disc pada alat uji dan pada pemegang specimen dipasang specimen uji. b. Diatas pemegang specimen dipasang pemberat, dan mengatur jarak specimen uji pada radius tertentu dari pusat piringan. c. Setelah semua terpasang dengan baik kemudian motor penggerak piringan dijalankan bersamaan dengan motor penggerak lengan pemegang specimen. 2. Prosedur pengujian Sebelum pengujian: a. Memasang amplas pengabrasian, No grade amplas 200 yang telah disesuaikan dengan ukuran piringan mesin uji. Universitas Sumatera Utara b. Menyetel kedataran permukaan piringan yang telah dipasang amplas dan kedataran lengan dengan menggunakan waterpass. c. Specimen uji terlebih dahulu dibersihkan dengan alcohol dan kemudian dikeringkan. d. Menimbang specimen untuk mengetahui beratnya sebelum dilakukan pengujian dengan menggunakan neraca digital dengan ketelitian 0,001 gram. Saat pengujian: a. Memasang specimen uji pada pemegang specimen dengan posisi tegak lurus terhadap permukaan datar piringan. b. Memasang beban sebagai gaya penekan specimen, dengan besarnya beban yang konstan. c. Menghidupkan saklar power dari alat uji. d. Mengembalikan saklar motor penggerak piringan pada posisi off. e. Melepaskan beban penekan specimen . f. Melepaskan specimen dan dibersihkan dengan alcohol dan dikeringkan, kemudian ditimbang kembali untuk mengetahui massa yang hilang setelah pengujian. g. Mengulang kembali prosedur diatas untuk pengujian selanjutnya. Gambar 3.39. Pengujian keausan Lab. Research Center for Noise Vibration Control and knowladge Based in Engineering USU Medan. Universitas Sumatera Utara Formula untuk penghitungan hasil uji keausan adalah sebagai berikut: Pengurangan berat rata-rata : ∆W 1 = W – W 1 ∆W 2 = W 1 – W 2 ∆W 3 = W 2 – W 3 ∆W total = ∆ ∆ ∆ Laju keausan: V = ∆ . 3.3.3.3 Pengujian Tarik. Pengujian tarik mengacu pada ASTM E-8, dilakukan menggunakan mesin uji tarik Universal Testing Machine tipe R AT-50 kapasitas: 50 ton Mfg.No: 20278 tahun 1979 buatan Jepang, yang dikalibrasi pada 1 Agustus 2012. Prosedur uji tarik adalah sebagai berikut: a. Disediakan bahan dan peralatan yang digunakan dalam percobaan b. Dibentuk benda kerja dan diukur dimensi benda kerja sesuai dengan standard pengujian c. Mengkur panjang awal Lo atau gage length dan luas penampang irisan benda uji d. Mengukur benda uji pada pegangan grip atas dan pegangan bawah pada mesin uji tarik e. Diikat benda uji pada ragum mesin uji dan disetel posisi benda uji f. Diambil program uji dan dimasukkan data–data yang diperlukan ke dalam computer g. Nyalakan mesin uji tarik dan lakukan pembebanan tarik sampai benda uji putus h. Dilakukan analisa pengujian, mencatat beban luluh dan beban putus yang terdapat pada skala Universitas Sumatera Utara i. Dilepaskan benda uji dari ragum, dibersihkan alat uji mesin uji dan bahan uji kemudian mengembalikan pada posisi semula j. Ambil benda uji kemudian satukan keduanya seperti semula dan ukur panjang regangan yang terjadi. Gambar 3.40. Pengujian tarik Lab.Pengujian Mekanik dan Material Teknik Baristand Industri Medan. Formula untuk penghitungan hasil uji tarik adalah sebagai berikut : Luas penampang: S o = π D o 2 S p = π D p 2 Susut penampang Z = Kuat tarik Rm = Kuat ulur σ = Regangan ε = x 100 Modulus elastisitas E = Universitas Sumatera Utara

3.4 Waktu dan Tempat Pembuatan