Dasar teori 1 Paduan Perunggu

2015 1 –7 2 Sifat akustik khususnya damping capacity perunggu silikon relatif lebih besar sebesar 0,015 dan kemampuan memancarkan gelombang getaran serta sifat mekanik yang relatif sama dengan paduan perunggu timah putih CuSn. Proses kedua bahan untuk pembuatan gamelan tersebut bertumpu pada proses pengecoran. Proses pengecoran yang tidak benar serta lama waktu laju pendinginan akan berpengaruh pada cacat-cacat hasil pengecoran, cacat yang sering terjadi adalah porositas yang sangat berpengaruh pada sifat mekanik dan akustik dari perunggu timah putih dan perunggu silikon Penelitian ini akan dikaji lebih mendalam efek laju pendinginan terhadap karakteristik porositas pada paduan perunggu timah putih CuSn dan paduan perunggu silikon CuSi. Seperti yang sudah dijelaskan porositas sangat berpengaruh pada sifat mekanis dan akustik suara dari instrument alat musik gamelan. Pada pengujian ini diharapkan mendapatkan karakteristik paduan perunggu yang memiliki porositas yang sedikit, sifat mekanik dan akustik suara yang baik untuk material pembuatan alat musik. Dalam hal ini maka ada beberapa permasalahan yang akan dikaji, yaitu: 1. Mengetahui besar dan karakteristik porositas yang terjadi akibat variasi laju pendinginan pada proses pengecoran menggunakan cetakan pasir. Beberapa batasan ditetapkan dalam penelitian ini meliputi: 1. Pengecoran menggunakan cetakan pasir silika. 2. Temperatur lebur 1050 o C. 3. Spesimen benda uji adalah perunggu timah putih dengan komposisi 80Cu-20Sn dan perunggu silikon 95Cu-5Si. 2. Dasar teori 2.1 Paduan Perunggu Perunggu merupakan suatu paduan dari logam yang berbasis tembaga dengan timah sebagai aditif utama. Beberapa paduan perunggu, memiliki fosfor, mangan, alumunium, atau silikon sebagai bahan paduan utama. Perunggu biasanya kuat, tangguh, dan tahan korosi dengan konduktivitas listrik dan termal yang tinggi. Perunggu yang paling umum digunakan dalam aplikasi bushing dan bantalan. 1. Perunggu timah putih Tin Bronze Perunggu timah Sn, yaitu perunggu tuang dari Cu ditambah 10, 14, atau 20 Sn tanpa campuran tambahan lain. Bahan itu digunakan untuk patung, senjata canon, dan alat-alat music seperti lonceng, gamelan, sibal drum dll yang harus mempunyai syarat tinggi terhadap korosi dan ketangguhan 10Sn. Selain itu pada bantalan harus mempunyai syarat-syarat tinggi untuk sifat luncur 14Sn dan untuk bantalan-bantalan tekan dengan syarat tinggi untuk kekerasan 20 Sn [2] 2. Perunggu Silikon Silikone Bronze Mengandung 4-5 Si dan akan menambah daya tahan resistensi terhadap asam acid , memungkinkan untuk dibuat rol berbentuk batangan panjang sampai diameter 14 - 2 in. Bersifat akan menjadi keras apa bila mengalami pengerjaan dingin work hardenable dan merupakan bronze yang mempunyai tahanan tarik dan kekerasan yang paling baik diantara bronze yang lain. Sifat mekanisnya setara dengan baja lunak baja karbon rendah, mild steel sedangkan sifat ketahanan korosinya setara dengan logam tembaga. Banyak dipakai untuk tanki, bejana tekan pressure vessel, marine construction, dan pipa tekan hidrolik. [2] 2.2 Pengecoran Logam Pengecoran merupakan suatu proses manufaktur untuk membuat atau menghasilakan produk, dimana logam dicairkan dalam tungku peleburan kemudian di tuangkan kedalam rongga cetakan yang memiliki bentuk geometri mendekati bentuk asli dari produk cor yang akan dibuat. Tujuan dari pengecoran adalah untuk menghasilkan produk yang berkualitas dan ekonomis, yang bebas cacat dan sesuai dengan kebutuhan seperti kekuatan, keuletan, kekerasan, dan ketelitian dimensi [3]. 2.3 Pengecoran Cetakan Pasir Sand Casting Pengecoran menggunakan cetakan pasir merupakan teknik pengecoran tertua di dunia. Teknik pengecoran cetakan pasir ini sampai sekarang masih banyak digunakan karena biaya produksi yang murah dan dapat memproduksi benda cor dengan kapasitas yang banyak. Cetakan pasir adalah cetakan yang terbuat dari pasir yang diberi bahan pengikat. Pasir yang paling banyak digunakan adalah pasir silika, baik pasir silika dari alam maupun pasir silika buatan dari kwarsit. Bahan pengikat yang paling banyak digunakan adalah bentonit.[4]. Gambar 1. Diagram Fase Perunggu Timah Putih 2015 1 –7 3 a. Kelebihan cetakan pasir  Dapat mencetak logam dengan titik lebur yang tinggi, seperti baja, nikel dan titanium  Dapat mencetak benda cor dari ukuran kecil sampai dengan ukuran besar  Jumlah produk yang dihasilkan dari satu sampai jutaan b. Kelemahan cetakan pasir  Permukaan benda cor kurang halus  Mudah terjadi cacat pada hasil pengecoran seperti porositas. 2.4 Cacat-Cacat Pengecoran Porositas. Porositas dapat terjadi karena terjebaknya gelembung-gelembung gas pada logam cair ketika dituangkan ke dalam cetakan . Porositas pada produk cor dapat menurunkan kualitas benda tuang. Salah satu penyebab terjadinya porositas pada penuangan logam adalah gas hidrogen [5]. 1. Porositas Gas Cacat porositas gas disebabkan karena adanya pembentukan gas ketika logam cair dituangkan. Cacat porositas gas berbentuk bulat akibat tekanan gas ini pada proses pembekuan. Ukuran cacat porositas gas sebesar ± 2 mm sampai 3 mm, lebih kecil bila dibandingkan dengan cacat porositas shrinkage. [6]. 2. Porositas Shrinkage Penyebab adanya cacat porositas shrinkage adalah adanya gas hidrogen yang terserap dalam logam cair selama proses penuangan, gas yang terbawa dalam logam cair selama proses peleburan, dan pencairan yang terlalu lama 2.5 Pengujian Porositas Menurut [7] porositas yang terbentuk dapat diketahui dengan melakukan pengukuran densitas dengan menggunakan metode Piknometri dan perhitungan presentase porositas yang terjadi dapat diketahui dengan membandingkan densitas sempel material dengan densitas berdasarkan teori. Densitas adalah besaran fisis yaitu perbandingan massa m dengan volume benda V.  Densitas Sampel O H m m m m g s s 2      1.  m = Densitas sample Gramcm 3 2. m s = Massa sample kering Gram 3. m g = Massa sample basah Gram 4. ρ H2O = Massa jenis air 1 Gramcm 3  Densitas teoritis Sn Sn Cu Cu th V V        2 Si Si Cu Cu th V V        3 1.  th = Densitas teoritis grcm 3 2.  cu = Densitas tembaga grcm 3 3.  Sn = Densitas timah putih grcm 3 4.  Si = Densitas silikon grcm 3 5. V cu = Fraksi volume tembaga 6. V Sn = Fraksi volume timah putih 7. V Si = Fraksi volume silikon  Perhitungan porositas th m por ositas    1 4 2.6 Pembekuan Logam 1. Chill Zone daerah pembekuan cepat Chill zone adalah Daerah ini berada paling luar yang mana lebih dipengaruhi oleh heat removal kehilangan panas. Struktur ini terbentuk pada kontak pertama antara dinding cetakan dengan logam cair pada saat dituang ke dalam cetakan. 2. Columnar Zone Columnar zone merupakan struktur yang tumbuh setelah gradien suhu pada dinding cetakan turun dan kristal pada chill zone tumbuh memanjang , kristal-kristal tersebut tumbuh memanjang berlawanan dengan arah perpindahan panas. 3. Equiaxed Zone Equiaxed Zone Struktur ini terdiri dari butiran yang bersumbu sama yang arah acak. Asal dari butiran ini adalah mencairnya kembali lengan dendrit. Bila suhu di sekitar masih tinggi, setelah cabang dendrit tersebut terlepas dari induknya dan tumbuh menjadi dendrit yang baru.[8] 1 Gambar 2. Porositas Gambar 3. Chill zone, columunar zone dan equiaxed zone 2015 1 –7 4

3. Metode Penelitiane