Prosiding Konferensi Nasional Engineering Hotel IV, Universitas Udayana, Bali, 27-28 Juni 2013 441
Sifat mekanik dan struktur mikro paduan cu-sn bahan genta dengan metode investment casting
I Made Gatot Karohika, I Nym Gde Antara
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Udayana Kampus Bukit Jimbaran, Badung, Indonesia
E-mail: md_gatotyahoo.co.id
Abstract
Bell is one of important tool that used by Hindu priest in performing Hinduism ceremonys in Bali. Making of bell in Bali is mainly focused in Klungkung district, the process is done traditionally with investment
casting method. This causes bell that are made can not be quality ascertained because there are parameter which is difficult to control such as the alloy composition, preheating temperature and the mold
material. Since there is no research about that problem, the writer was interested carrying out a research with topic The Influence Of Mold Material And Preheating Temperature Toward Bronze Mechanical
properties And Microstructure At Bell-Making Process With Investment Casting Method. Research is carried out with making specimen from bronze material that usually used by bell crafter generally with
composition 80Cu-20Sn, with method investment casting and then by varying the mold material which is clay traditional method and gypsum modern method and temperature variation of preheating that is
310 °C, 410 °C and 510 °C. Every specimen is photographed its microstructure to observe what kind of phases formed and then continued with Vickers hardness test to get the hardness value of each
specimen. Result of research shows the increase of preheating temperature will tend to increasing the hardness. Lowest hardness obtained at clay mold with preheating temperature 310 °C which is 98 HVN
whereas highest hardness obtained at gypsum mold with preheating temperature 410 °C which is 290 HVN. observation of microstructure indicates that increase of preheating temperature made the grain phase of
α+δ eutectoid which determine the hardness of bronze tends to be jagged-thin form and the porosity formed tends to be less often compared to lower preheating temperature.
Key word: Bell bronze, Investment Casting, Preheating temperature, Hardness, Microstructure
1. Latar Belakang
Genta merupakan salah satu prasarana yang sangat penting dalam melaksanakan upacara-upacara agama Hindu. Genta biasanya digunakan oleh para pemuka agama Pendeta, Pemangku Hindu di Bali. Mengingat
fungsinya yang penting, memiliki genta merupakan suatu keharusan bagi para pemuka agama Hindu di Bali, walau biaya yang harus dikeluarkan relatif mahal untuk mendapatkannya. Harga genta menjadi mahal
disebabkan karena proses pembuatannya terbilang susah, memerlukan tingkat ketelitian dan kesabaran tinggi serta pengalaman yang cukup, selain itu kemungkinan genta gagal dan rusak dalam proses pembuatan cukup
tinggi.
Proses pembuatan genta di Bali berpusat di Kabupaten Klungkung dan oleh pengerajin masih dikerjakan secara tradisional dengan metode lost-wax casting atau investment casting. Pertama-tama, genta dibuat pola
lilinnya dengan tangan dari bahan lilin lebah, kemudian tanah liat sebagai bahan cetakan investment dibungkuskan pada pola lilin dan dibiarkan mengering lalu dipanaskan untuk mencairkan dan mengeluarkan lilin
sehingga menyisakan rongga cetak didalam cetakan tanah liat. Scrap perunggu jenis bell metal dari gamelan dan gong yang telah rusak, umumnya dengan perbandingan 80Cu dan 20Sn dicairkan dengan tungku sederhana
lalu dituangkan ke dalam cetakan tanah liat yang sebelumnya telah mendapatkan preheating. Setelah dibiarkan mendingin dan membeku, cetakan tanah dihancurkan untuk mengeluarkan genta yang telah selesai dicor.
Proses pembuatan cetakan serta penuangan perunggu cair dalam proses pembuatan genta di Bali masih dilakukan secara manual dan sederhana. Karena prosesnya yang masih terbilang tradisional maka ada beberapa
parameter yang cukup sulit di kontrol, misalnya komposisi paduannya, temperatur pencairan logam, bahan dan komposisi cetakan yang digunakan, pemanasan awal cetakan dan sebagainya, akibatnya sifat mekanik dari
produk genta yang dihasilkan tidak seragam dan belum bisa dipastikan kualitasnya. Dari hasil wawancara penulis dengan beberapa pengrajin genta, permasalahan yang umum terjadi pada genta
adalah rendahnya sifat mekanik dari genta yang dihasilkan sehingga sering muncul retak permukaan dan jika terjatuh akan mengakibatkan genta mudah pecah. Retak permukaan yang sering muncul pada genta sangat
berhubungan dengan kondisi permukaan, kekerasan permukaan dan struktur mikro dari hasil pengecoran perunggu, kondisi permukaan yang kasar, banyak terdapat porositas serta struktur mikro yang tidak homogen
dapat menyebabkan keausan yang secara signifikan akan mengurangi kekerasan dan ketangguhan genta. Pada investment casting, kondisi permukaan hasil coran sangat dipengaruhi oleh jenis lilin untuk pola awal, jenis dan
komposisi bahan cetakan investment, suhu penuangan, pemanasan awal cetakan dan laju pendinginan.
Prosiding KNEP IV 2013 • ISSN 2338 - 414X 442
Gambar 1.1 Genta yang mengalami retak Kurangnya akses informasi mengenai investment casting di kalangan pengrajin genta tradisional Bali
mengakibatkan terbatasnya pengetahuan tentang perkembangan terbaru teknologi investment casting, salah satunya tentang bahan cetakan. Dari hasil wawancara, pengrajin genta tradisional hanya mengenal dan memakai
satu jenis bahan untuk membuat cetakan yakni tanah liat. Pengrajin genta di Bali mendapatkan tanah liat yaitu diambil langsung dari alam, sehingga dikhawatirkan
komposisi dan ukuran butirnya tidak seragam karena tercampur unsur-unsur lain, hal ini tentunya akan mempengaruhi kondisi permukaan genta yang dihasilkan sehingga sifat mekanis khususnya kekerasannya
menjadi tidak optimal. Gipsum merupakan bahan cetakan yang saat ini paling banyak dipakai untuk investment casting, karena ukuran butirnya seragam serta ketahanan suhu tinggi yang baik, sehingga memungkinkan
dihasilkannya genta dengan kondisi permukaan yang lebih baik dan kekerasan yang optimal.
Dari kenyataan diatas, penulis ingin memperkenalkan gipsum sebagai alternatif lain bahan cetakan dan meneliti lebih lanjut tentang sifat mekanik perunggu yang digunakan oleh pengrajin genta di Bali terhadap genta
yang dihasilkan khususnya kekerasan dan struktur mikro akibat bahan cetakan dihubungkan dengan salah satu parameter investment casting yaitu suhu preheating cetakan.
Adapun tujuan dilakukannya penelitian ini adalah sebagai berikut: 1.
Mengetahui berapa besar pengaruh bahan cetakan investment terhadap kekerasan dan struktur mikro perunggu 80Cu-20Sn sebagai bahan baku genta yang digunakan oleh pengrajin genta di daerah Klungkung,
Bali. 2.
Mengetahui berapa besar pengaruh pemanasan awal preheating cetakan terhadap kekerasan dan struktur mikro perunggu 80Cu-20Sn sebagai bahan baku genta yang digunakan oleh pengrajin genta di
daerah Klungkung, Bali.
2. METODE
