Studi Dendrite ARM Spacing (DAS) dan Akustik pada Pengecoran Perunggu 20 persen SN sebagai bahan gamelan.
SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015
SEMINAR NASIONAL
DAN TEKNOLOGI
Kuta, 29 - 30 Oktober 2015
LEMBAGA PENELITIAN DAN PENGABDIAN
KEPADA MASYARAKAT
UNIVERSITAS UDAYANA
UDAYANA UNIVERSITY PRESS
2015
Kuta, 29-30 Oktober 2015 | iii
SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR.............................................................................................................................. vii
SAMBUTAN KETUA PANITIA............................................................................................................ ix
SAMBUTAN KETUA LPPM UNIVERSITAS UDAYANA ................................................................ xi
HUMANIORA
NILAI LOKAL DALAM PENGELOLAAN SUMBER DAYA IKAN
DAN PENGEMBANGAN HUKUM
Fenty U. Puluhulawa, Nirwan Yunus ..........................................................................................................3
KEBIJAKAN LOKAL DAN ETNISITAS MENUJU
INTEGRASI KELOMPOK ETNIS
DI KABUPATEN POHUWATO
Wantu Sastro ...............................................................................................................................................8
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMENGARUHI KEBERHASILAN IMPLEMENTASI EKONOMI
HIJAU DALAM RESTORASI DAN KONSERVASI TERUMBU KARANG DI PEMUTERAN BALI
SEBAGAI DAYA TARIK EKOWISATA
I Ketut Surya Diarta, I Gede Setiawan Adi Putra ....................................................................................13
KEMAMPUAN BAHASA BALI GENERASI MUDA BALI DI UBUD GIANYAR BALI
Ni Luh Nyoman Seri Malini, Luh Putu Laksminy, I Ketut Ngurah Sulibra .............................................21
INTENSITAS KAPITAL INDUSTRI DAN DINAMISME KEUNGGULAN
KOMPARATIF PRODUK EKSPOR INDONESIA
Ni Putu Wiwin Setyari ..............................................................................................................................29
MODEL ESTIMASI KINERJA KEUANGAN BERDASARKAN FAKTOR-FAKTOR
INTERNAL UKM DI KABUPATEN BANDUNG
Rivan Sutrisno, Mardha Tri Meilani ..........................................................................................................38
KAMUS PRIMITIVA SEMANTIK BALI-INDONESIA-INGGRIS BIDANG ADAT DAN AGAMA
Dr. I Made Netra, S.S., M.Hum, Drs. I Nyoman Udayana, M.Litt., Ph.D,
Dr. Drs. I wayan Suardiana, M.Hum, Drs. I Ketut Ngurah Sulibra, M.Hum.,
Dr. Drs. Frans I Made Brata, M.Hum .......................................................................................................46
MODEL KONFIGURASI MAKNA TEKS CERITA RAKYAT TENTANG PRAKTIK-PRAKTIK
BUDAYA RANAH AGAMA DAN ADAT
UNTUK MEMPERKOKOH JATI DIRI MASYARAKAT BALI
Dr. Dra. Ni Ketut Ratna Erawati, M.Hum, Dr. I Made Netra, S.S., M.Hum,
Dr. Frans I Made Brata, M.Hum, Prof. Dr. I Made Suastika, S.U ............................................................ 54
Kuta, 29-30 Oktober 2015 | xiii
SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015
SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS PRODUK PERTANIAN DI KABUPATEN BADUNG
BERBASIS WEB MOBILE
Adi Purnawan ........................................................................................................................................1697
EFEKTIFITAS METODE KALKULATOR JARI (KEJAR) DALAM MENINGKATAN
KEMAMPUAN PERKALIAN SISWA SD
Ni Luh Putu Suciptawati, I Nyoman Widana, Ni Made Puspawati, Ni Made Asih ..............................1701
PEMANFAATAN INSTANT MESSAGING SEBAGAI
MEDIA ALTERNATIF AKSES INFORMASI KAMPUS
(STUDI KASUS PADA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA)
I Made Arsa Suyadnya, Widyadi Setiawan ..........................................................................................1707
REKONSTRUKSI ARSITEKTUR BALI AGA - UMAH
DI DESA BUNGAYA, KECAMATAN BEBANDEM
KABUPATEN KARANGASEM - BALI
A. Ayu Oka Saraswati, Nyoman Surata ................................................................................................1715
IDENTIFIKASI ARSITEKTUR RUMAH TINGGAL MASYARAKAT
BALI AGA DI DESA PAKRAMAN ASAK, KARANGASEM
I Nyoman Susanta .................................................................................................................................1722
STUDI DENDRITE ARM SPACING (DAS) DAN AKUSTIK
PADA PENGECORAN PERUNGGU 20% SN SEBAGAI BAHAN GAMELAN
I Ketut Gede Sugita, Ketut Astawa .......................................................................................................1731
RANCANG BANGUN PENGOLAH AKSARA LATIN
MENJADI AKSARA BALI DALAM WEBSITE BERITA
Putu Wira Buana ...................................................................................................................................1737
PERKEMBANGAN BENTUK DAN TATA RUANG
RUMAH TINGGAL TRADISIONAL DI DESA ADAT PENGOTAN KECAMATAN BANGLI,
BANGLI (STUDI DOKUMENTASI DAN INVENTARISASI ARSITEKTUR BALI AGA)
A A Gde Djaja Bharuna S, I Made Widja I B Joni Mantara I Pt Adi Sumar Bawa ................................. 1744
PENGARUH PEMASANGAN RING PADA
PERMUKAAN SILINDER TERHADAP DRAG DENGAN VARIASI JARAK ANTAR RING
Si Putu Gede Gunawan Tista, I Made Astika, Ainul Ghurri ................................................................. 1752
APLIKASI DAN PELATIHAN SATU ALAT TIGA FUNGSI SEBAGAI BLENDER, PENGUPAS
KULIT ARI KACANG TANAH DAN MIXER DENGAN KAPASITAS 1 KG DI DESA
BUNGBUNGAN, BANJARANGKAN, KELUNGKUNG
Ketut Astawa, I Ketut Sudarsana, Hendra Wijaksana, I Putu Lokantara ..............................................1758
STUDI SIFAT CAMPURAN ASPHALT CONCRETE WEARING COURSE (AC-WC) DENGAN
BAHAN UTAMA BONGKARAN ASPAL BETON LAMA DAN AUTOCLAVED AERATED
CONCRETE (AAC) SEBAGAI FILLER
I Nyoman Arya Thanaya, I Gusti Raka Purbanto, Pande Gde Pradnya P.M ........................................1763
xxxvi | Kuta, 29-30 Oktober 2015
SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015
STUDI DENDRITE ARM SPACING (DAS) DAN AKUSTIK
PADA PENGECORAN PERUNGGU 20% SN
SEBAGAI BAHAN GAMELAN
1
I Ketut Gede Sugita1), Ketut Astawa1)
Jurusan Teknik Mesin,Fakultas Teknik Universitas Udayana, Bali-Indonesia
Bukit Jimbaran (0361) 703321
email; sgita_03@yahoo.com
ABSTRAK
Perunggu khusunya (tin bronze) banyak digunakan sebgai bahan instrumen musik tradisional seperti
gamelan, simbal maupun lonceng. Proses pengecoran menjadi bagian proses yang sangat penting dalam
!"#$%&%'()%"!*%'+(,-./!/( !"#!0$%'(1/.*2324(5%&2.'6("!-$ %0%'(#%)2%'(7%')(&!- !'&2')(3%*%"( -./!/
!')!5.-%',!'!*2&2%'( 2'2( 32-%'5%')( $'&$0( "!')0%82( ( 9%-2%/2( *%8$( /.*2324(0%/2( %3%( -./!/( !')!5.-%'
perunggu konvensional sebagai bahan gamelan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui variasi
dendrite arm spacing (DAS) terhadap karateristik akustik perunggu.
Komposisi perunggu timah putih yang dipilih adalah Cu–20Sn karena paduan ini sering digunakan
/!#%)%2(#%:%'()%"!*%';((/.*2324(5%&2.'(-%&!((@!-!(3!/2)'!3(#7(9%-72')(#!&@!!'(&:!( .$-2')(&!" !-%&$-!
and moulding temperature. The commercial pure copper and tin were melted in crucible furnace at
temperature 1000, 1100 and 1200 oC. The molten metal was casted in permanent molds which have
temperature 400oC.
?:!(-!/$*&/(.>(&:2/(-!/!%-5:(2'325%&!(&:%&(3!5-!%/!3( .$-2')(&!" !-%&$-!(%>>!5&!3(.'(/.*2324(5%&2.'(-%&!(&:%&
5%$/!3(&.(-!3$5!(&:!(/.*2324(5%&2.'(&2"!+(?:!(32>>!-!'5!(.>(/.*2324(5%&2.'(-%&!(:%9!(!>>!5&!3(.'(&:!(/:% !
dendrite forms (DAS). The size of dendrite effect on mechanical properties and acoustical of bronze
B!7(@.-3/C"25-./&-$5&$-!;(3!'3-2&!;(/.*2324(5%&2.'
1.
PENDAHULUAN
Tin bronze dengan komposisi 80%Cu- 20% Sn umumnya digunakan untuk bahan instrumen musik
seperti bell, gamelan, karena paduan ini memiliki sifat mekanis yang baik, stabil dalam kondisi temperatur
ruang, sifat akustik yang baik yaitu dapat menghasilkan suara yang panjang (low damping vibration)
(Lisovskii, dkk., 2007 dan Hosford, 2005).
Kuta, 29-30 Oktober 2015 | 1731
SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015
Umumnya produk alat musik yang berbahan perunggu seperti gong, lonceng, dibuat dengan proses
pengecoran. Salah satu parameter penting dalam proses pengecoran adalah proses pembekuan (/.*2324(5%&2.')
yaitu proses perubahan fase cair ke fase padat. Laju pembekuan (/.*2324(5%&2.'(-%&!) mempengaruhi stuktur
mikro seperti grain size dan dendrite arm spacing (DAS). Perubahan struktur mikro berpengaruh langsung
terhadap sifat mekanis dan akustik hasil coran.
!"!#$%$& %!'!()*)$'& +,()-.&/$+)& *!($0& -)($/1/$'& %$-$& "!"!#$%$& 2$*!#)$(& +!%!#*)& 2$*!#)$(& "!+)& 3,#
(Seach, dkk.,1998), material besi cor ductile (Hemanth, dkk., 2000), paduan timah hitam dan timah putih,
paduan solder timah (Shen, dkk., 2006), yang pada umunya membahas hubungan struktur mikro dan sifat
2!/$')+4&5!6$10&)')&%!'!()*)$'&*!'*$'7&%!'7$#10&+,()-).&/$+)&*!#0$-$%&+)8$*&2!/$')+&-$'&$/1+*)/
tin bronze
khususnya pada komposisi paduan untuk bahan instrumen musik (gamelan) belum diteliti. Penelitian ini
mengkaji pengaruh laju pembekuan terhadap Dendrite arm spacing (DAS), sifat mekanis dan sifat akustik
khususnya.
2.
Metode Penelitian
1.
2.
Data
Karateristik DAS
Paduan yang digunakan perunggu timah putih 20% wt. Sn. Paduan murni (pure commercial) dilebur
pada dapur peleburan (crucible furnace) hingga temperatur 1000oC, 1050oC, 1100oC. Logam cair dituang
pada cetakan logam dengan ukuran 250 x 55 x 15 mm yang mendapat pemanasan awal (preheat) pada
temperatur 200oC, Bilet hasil coran dimachining untuk spesimen uji tarik, kekerasan dan damping capacity.
Spesimen dengan ukuran diameter 30 mm dan tebal 8 mm dipreparasi untuk spesimen struktur mikro
untukmengamati SDAS. Spesimen dietsa dengan larutan 10% HNO3+90 % alkohol. Pengujian damping
capacity menggunakan metode getaran bebas batang dan perhitungan damping capacity menggunakan
metode logarithmic decrement.
9$2"$#&:&;1"1'7$'&5
?$'7&-)0$+)(/$'&"!#*$2"$0&"!+$#&-)$/)"$*/$'&,(!0&($61&+,()-).&/$+)&?$'7&+!2$/)'&#!'-$04&E/1#$'&5=>5
memiliki kecendrungan menurun seiring dengan meningkatnya laju pembekuan yang disebabkan karena
sedikit waktu yang tersedia untuk difusi partikel inti (Askeland, 1984, dan Campbell, 2003). Selama proses
pembekuan temperatur cetakan meningkat akibat transfer panas dari logam cair ke cetakan. Cetakan
menyerap panas yang dilepas oleh logam cair kemudian melepaskan ke sekeliling. Peningkatan panas
pada cetakan akan menurunkan gradien temperatur logam cair dengan interface sehingga laju pembekuan
1734 | Kuta, 29-30 Oktober 2015
SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015
terhambat dan waktu yang tersedia untuk pembekuan secara komplit semakin lama. Penelitian laju
+,()-).&/$+)&%$-$&2$*!#)$(&"1/$'&%!#1'771&617$&-)$2$*)&"$0F$&C$#)$+)&"!'*1/&+*#1/*1# dendrite dipengaruhi
,(!0& C$#)$+)& /!3!%$*$'& +,()-).&/$+)& -$#)& -)'-)'7& 3!*$/$'& 0)'77$& /!& -$($2& 3!*$/$'4GH$%($'I& -//4I& JKKLI
Halvaee dan Talebi, 2001). Makin tinggi laju pendinginan (cooling rate), struktur mikro yang terbentuk
semakin halus dan radius ujung dendrite akan semakin runcing (Stefanescu dan Ruxanda, 2004).Kekuatan
*$#)/& GEB5M& +!2$/)'& 2!')'7/$*& +!)#)'7& -!'7$'& ($61& +,()-).&/$+)& 2!')'7/$*I& '$21'& 2!2)()/)& 01"1'7$'
terbalik dengan SDAS. Gambar 11 menunjukkan pengaruh SDAS terhadap sifat mekanis khususnya
kekuatan tarik paduan. Makin kecil SDAS yang terbentuk maka sifat kekuatan tarik semakin meningkat
Mikrostruktur yang dihasilkan akibat proses pembekuan berpengaruh langsung pada sifat mekanis paduan.
(Hemanth, 2000, Shen, dkk.. 2006, Zhang, dkk., 2008). Laju pembekuan yang tinggi menghasilkan sifat
mekanis yang lebih baik dibandingkan dengan sifat mekanis yang dihasilkan dengan laju pembekuan yang
lebih rendah. Struktur yang lebih halus terbentuk pada laju pembekuan yang tinggi. Butiran halus ini
akan membentuk banyak batas butir yang mampu menghambat gerakan dislokasi sehingga meningkatkan
kekuatan paduan (Askeland,1994).
Damping capacity merupakan kemampuan paduan untuk melepaskan energi elastis ketika paduan
tersebut mendapatkan impuls getaran. Menurut De Silvia, (1999) damping capacity paduan (internal
damping) salah satunya dipengaruhi oleh cacat mikrostruktur seperti batas butir dan impurities. Porositas
disebabkan oleh dua sumber yaitu: penyusutan dan gas yang terjebak selama pembekuan. Umumnya
paduan memiliki densitas yang lebih tinggi dalam keadaan padat dibanding keadaan cair sehingga terbentuk
shrinkage porosity pada pembekuan. Pengisian saluran yang mengakibatkan aliran turbulen menjebak gasgas dan membentuk porositas. Bentuk cacat berupa lubang porous akibat penyusutan antar muka dendrite
yang tidak seimbang.
Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa; perbedaan temperatur tuang
dan temperatur cetakan pada proses pengecoran berpengaruh terhadap laju pembekuan. Laju pembekuan
berpengaruh terhadap struktur mikro yang dihasilkan. SDAS yang semakin kecil berpengaruh terhadap
peningkatan sifat mekanik yaitu kekuatan tarik dan kekerasan. Peningkatan kekerasan material berpengaruh
pada penurunan damping capacity perunggu.
Ucapan Terimakasih
Ucapan terimakasih yang sangat dalam penulis sampaikan kepada DIKTI melalui LPPM Universitas
Udayana yang telah membiayai penelitian ini. Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada segenap
pihak yang membantu kelancaran penelitian ini
DAFTAR PUSTAKA
Askeland, D.R., 1984, The Science and Engineering of Materials, University of Misouri-Rolla, California,
USA.
ASTM, E 1876-01, 2002, Standard Test Method for Dynamic Young, Shear Modulus, and Poisson’s Ratio
by Impulse Excitation of vibration, ASTM International.
Favstov, Yu. K., Zhravel, L.V, Kochetkova, L.P., 2003, Structure and Damping Capacity of Br022 Bell
Bronze, Journal Metal science and Heat treatment, Vol.45, pp. 449-451.
Campbell, J., 2000, The Concept of Net Shape for Casting, Material Design, 21, pp. 373 380.
De Silva, C.W, 2000, Vibration Fundamental and Practice, Boca Raton London, CRC Press
Han, J.M., Han, Y.S., You, S.Y., Kim, H.S., 1997, Mechanical Behaviour of a New Dispersion–Strengthened
Bronze, Journal of Materials Science, 32, 6613-6618
Halvaee, A.dan Talebi, A., 2001, Effect of Process Variables on Microstructure and Segregation in
Centrifugal Casting of C92200 Alloy, Journal of Materials Processing Technology 118, pp 123–
127.
Kuta, 29-30 Oktober 2015 | 1735
SEMINAR NASIONAL
DAN TEKNOLOGI
Kuta, 29 - 30 Oktober 2015
LEMBAGA PENELITIAN DAN PENGABDIAN
KEPADA MASYARAKAT
UNIVERSITAS UDAYANA
UDAYANA UNIVERSITY PRESS
2015
Kuta, 29-30 Oktober 2015 | iii
SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR.............................................................................................................................. vii
SAMBUTAN KETUA PANITIA............................................................................................................ ix
SAMBUTAN KETUA LPPM UNIVERSITAS UDAYANA ................................................................ xi
HUMANIORA
NILAI LOKAL DALAM PENGELOLAAN SUMBER DAYA IKAN
DAN PENGEMBANGAN HUKUM
Fenty U. Puluhulawa, Nirwan Yunus ..........................................................................................................3
KEBIJAKAN LOKAL DAN ETNISITAS MENUJU
INTEGRASI KELOMPOK ETNIS
DI KABUPATEN POHUWATO
Wantu Sastro ...............................................................................................................................................8
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMENGARUHI KEBERHASILAN IMPLEMENTASI EKONOMI
HIJAU DALAM RESTORASI DAN KONSERVASI TERUMBU KARANG DI PEMUTERAN BALI
SEBAGAI DAYA TARIK EKOWISATA
I Ketut Surya Diarta, I Gede Setiawan Adi Putra ....................................................................................13
KEMAMPUAN BAHASA BALI GENERASI MUDA BALI DI UBUD GIANYAR BALI
Ni Luh Nyoman Seri Malini, Luh Putu Laksminy, I Ketut Ngurah Sulibra .............................................21
INTENSITAS KAPITAL INDUSTRI DAN DINAMISME KEUNGGULAN
KOMPARATIF PRODUK EKSPOR INDONESIA
Ni Putu Wiwin Setyari ..............................................................................................................................29
MODEL ESTIMASI KINERJA KEUANGAN BERDASARKAN FAKTOR-FAKTOR
INTERNAL UKM DI KABUPATEN BANDUNG
Rivan Sutrisno, Mardha Tri Meilani ..........................................................................................................38
KAMUS PRIMITIVA SEMANTIK BALI-INDONESIA-INGGRIS BIDANG ADAT DAN AGAMA
Dr. I Made Netra, S.S., M.Hum, Drs. I Nyoman Udayana, M.Litt., Ph.D,
Dr. Drs. I wayan Suardiana, M.Hum, Drs. I Ketut Ngurah Sulibra, M.Hum.,
Dr. Drs. Frans I Made Brata, M.Hum .......................................................................................................46
MODEL KONFIGURASI MAKNA TEKS CERITA RAKYAT TENTANG PRAKTIK-PRAKTIK
BUDAYA RANAH AGAMA DAN ADAT
UNTUK MEMPERKOKOH JATI DIRI MASYARAKAT BALI
Dr. Dra. Ni Ketut Ratna Erawati, M.Hum, Dr. I Made Netra, S.S., M.Hum,
Dr. Frans I Made Brata, M.Hum, Prof. Dr. I Made Suastika, S.U ............................................................ 54
Kuta, 29-30 Oktober 2015 | xiii
SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015
SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS PRODUK PERTANIAN DI KABUPATEN BADUNG
BERBASIS WEB MOBILE
Adi Purnawan ........................................................................................................................................1697
EFEKTIFITAS METODE KALKULATOR JARI (KEJAR) DALAM MENINGKATAN
KEMAMPUAN PERKALIAN SISWA SD
Ni Luh Putu Suciptawati, I Nyoman Widana, Ni Made Puspawati, Ni Made Asih ..............................1701
PEMANFAATAN INSTANT MESSAGING SEBAGAI
MEDIA ALTERNATIF AKSES INFORMASI KAMPUS
(STUDI KASUS PADA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA)
I Made Arsa Suyadnya, Widyadi Setiawan ..........................................................................................1707
REKONSTRUKSI ARSITEKTUR BALI AGA - UMAH
DI DESA BUNGAYA, KECAMATAN BEBANDEM
KABUPATEN KARANGASEM - BALI
A. Ayu Oka Saraswati, Nyoman Surata ................................................................................................1715
IDENTIFIKASI ARSITEKTUR RUMAH TINGGAL MASYARAKAT
BALI AGA DI DESA PAKRAMAN ASAK, KARANGASEM
I Nyoman Susanta .................................................................................................................................1722
STUDI DENDRITE ARM SPACING (DAS) DAN AKUSTIK
PADA PENGECORAN PERUNGGU 20% SN SEBAGAI BAHAN GAMELAN
I Ketut Gede Sugita, Ketut Astawa .......................................................................................................1731
RANCANG BANGUN PENGOLAH AKSARA LATIN
MENJADI AKSARA BALI DALAM WEBSITE BERITA
Putu Wira Buana ...................................................................................................................................1737
PERKEMBANGAN BENTUK DAN TATA RUANG
RUMAH TINGGAL TRADISIONAL DI DESA ADAT PENGOTAN KECAMATAN BANGLI,
BANGLI (STUDI DOKUMENTASI DAN INVENTARISASI ARSITEKTUR BALI AGA)
A A Gde Djaja Bharuna S, I Made Widja I B Joni Mantara I Pt Adi Sumar Bawa ................................. 1744
PENGARUH PEMASANGAN RING PADA
PERMUKAAN SILINDER TERHADAP DRAG DENGAN VARIASI JARAK ANTAR RING
Si Putu Gede Gunawan Tista, I Made Astika, Ainul Ghurri ................................................................. 1752
APLIKASI DAN PELATIHAN SATU ALAT TIGA FUNGSI SEBAGAI BLENDER, PENGUPAS
KULIT ARI KACANG TANAH DAN MIXER DENGAN KAPASITAS 1 KG DI DESA
BUNGBUNGAN, BANJARANGKAN, KELUNGKUNG
Ketut Astawa, I Ketut Sudarsana, Hendra Wijaksana, I Putu Lokantara ..............................................1758
STUDI SIFAT CAMPURAN ASPHALT CONCRETE WEARING COURSE (AC-WC) DENGAN
BAHAN UTAMA BONGKARAN ASPAL BETON LAMA DAN AUTOCLAVED AERATED
CONCRETE (AAC) SEBAGAI FILLER
I Nyoman Arya Thanaya, I Gusti Raka Purbanto, Pande Gde Pradnya P.M ........................................1763
xxxvi | Kuta, 29-30 Oktober 2015
SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015
STUDI DENDRITE ARM SPACING (DAS) DAN AKUSTIK
PADA PENGECORAN PERUNGGU 20% SN
SEBAGAI BAHAN GAMELAN
1
I Ketut Gede Sugita1), Ketut Astawa1)
Jurusan Teknik Mesin,Fakultas Teknik Universitas Udayana, Bali-Indonesia
Bukit Jimbaran (0361) 703321
email; sgita_03@yahoo.com
ABSTRAK
Perunggu khusunya (tin bronze) banyak digunakan sebgai bahan instrumen musik tradisional seperti
gamelan, simbal maupun lonceng. Proses pengecoran menjadi bagian proses yang sangat penting dalam
!"#$%&%'()%"!*%'+(,-./!/( !"#!0$%'(1/.*2324(5%&2.'6("!-$ %0%'(#%)2%'(7%')(&!- !'&2')(3%*%"( -./!/
!')!5.-%',!'!*2&2%'( 2'2( 32-%'5%')( $'&$0( "!')0%82( ( 9%-2%/2( *%8$( /.*2324(0%/2( %3%( -./!/( !')!5.-%'
perunggu konvensional sebagai bahan gamelan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui variasi
dendrite arm spacing (DAS) terhadap karateristik akustik perunggu.
Komposisi perunggu timah putih yang dipilih adalah Cu–20Sn karena paduan ini sering digunakan
/!#%)%2(#%:%'()%"!*%';((/.*2324(5%&2.'(-%&!((@!-!(3!/2)'!3(#7(9%-72')(#!&@!!'(&:!( .$-2')(&!" !-%&$-!
and moulding temperature. The commercial pure copper and tin were melted in crucible furnace at
temperature 1000, 1100 and 1200 oC. The molten metal was casted in permanent molds which have
temperature 400oC.
?:!(-!/$*&/(.>(&:2/(-!/!%-5:(2'325%&!(&:%&(3!5-!%/!3( .$-2')(&!" !-%&$-!(%>>!5&!3(.'(/.*2324(5%&2.'(-%&!(&:%&
5%$/!3(&.(-!3$5!(&:!(/.*2324(5%&2.'(&2"!+(?:!(32>>!-!'5!(.>(/.*2324(5%&2.'(-%&!(:%9!(!>>!5&!3(.'(&:!(/:% !
dendrite forms (DAS). The size of dendrite effect on mechanical properties and acoustical of bronze
B!7(@.-3/C"25-./&-$5&$-!;(3!'3-2&!;(/.*2324(5%&2.'
1.
PENDAHULUAN
Tin bronze dengan komposisi 80%Cu- 20% Sn umumnya digunakan untuk bahan instrumen musik
seperti bell, gamelan, karena paduan ini memiliki sifat mekanis yang baik, stabil dalam kondisi temperatur
ruang, sifat akustik yang baik yaitu dapat menghasilkan suara yang panjang (low damping vibration)
(Lisovskii, dkk., 2007 dan Hosford, 2005).
Kuta, 29-30 Oktober 2015 | 1731
SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015
Umumnya produk alat musik yang berbahan perunggu seperti gong, lonceng, dibuat dengan proses
pengecoran. Salah satu parameter penting dalam proses pengecoran adalah proses pembekuan (/.*2324(5%&2.')
yaitu proses perubahan fase cair ke fase padat. Laju pembekuan (/.*2324(5%&2.'(-%&!) mempengaruhi stuktur
mikro seperti grain size dan dendrite arm spacing (DAS). Perubahan struktur mikro berpengaruh langsung
terhadap sifat mekanis dan akustik hasil coran.
!"!#$%$& %!'!()*)$'& +,()-.&/$+)& *!($0& -)($/1/$'& %$-$& "!"!#$%$& 2$*!#)$(& +!%!#*)& 2$*!#)$(& "!+)& 3,#
(Seach, dkk.,1998), material besi cor ductile (Hemanth, dkk., 2000), paduan timah hitam dan timah putih,
paduan solder timah (Shen, dkk., 2006), yang pada umunya membahas hubungan struktur mikro dan sifat
2!/$')+4&5!6$10&)')&%!'!()*)$'&*!'*$'7&%!'7$#10&+,()-).&/$+)&*!#0$-$%&+)8$*&2!/$')+&-$'&$/1+*)/
tin bronze
khususnya pada komposisi paduan untuk bahan instrumen musik (gamelan) belum diteliti. Penelitian ini
mengkaji pengaruh laju pembekuan terhadap Dendrite arm spacing (DAS), sifat mekanis dan sifat akustik
khususnya.
2.
Metode Penelitian
1.
2.
Data
Karateristik DAS
Paduan yang digunakan perunggu timah putih 20% wt. Sn. Paduan murni (pure commercial) dilebur
pada dapur peleburan (crucible furnace) hingga temperatur 1000oC, 1050oC, 1100oC. Logam cair dituang
pada cetakan logam dengan ukuran 250 x 55 x 15 mm yang mendapat pemanasan awal (preheat) pada
temperatur 200oC, Bilet hasil coran dimachining untuk spesimen uji tarik, kekerasan dan damping capacity.
Spesimen dengan ukuran diameter 30 mm dan tebal 8 mm dipreparasi untuk spesimen struktur mikro
untukmengamati SDAS. Spesimen dietsa dengan larutan 10% HNO3+90 % alkohol. Pengujian damping
capacity menggunakan metode getaran bebas batang dan perhitungan damping capacity menggunakan
metode logarithmic decrement.
9$2"$#&:&;1"1'7$'&5
?$'7&-)0$+)(/$'&"!#*$2"$0&"!+$#&-)$/)"$*/$'&,(!0&($61&+,()-).&/$+)&?$'7&+!2$/)'&#!'-$04&E/1#$'&5=>5
memiliki kecendrungan menurun seiring dengan meningkatnya laju pembekuan yang disebabkan karena
sedikit waktu yang tersedia untuk difusi partikel inti (Askeland, 1984, dan Campbell, 2003). Selama proses
pembekuan temperatur cetakan meningkat akibat transfer panas dari logam cair ke cetakan. Cetakan
menyerap panas yang dilepas oleh logam cair kemudian melepaskan ke sekeliling. Peningkatan panas
pada cetakan akan menurunkan gradien temperatur logam cair dengan interface sehingga laju pembekuan
1734 | Kuta, 29-30 Oktober 2015
SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015
terhambat dan waktu yang tersedia untuk pembekuan secara komplit semakin lama. Penelitian laju
+,()-).&/$+)&%$-$&2$*!#)$(&"1/$'&%!#1'771&617$&-)$2$*)&"$0F$&C$#)$+)&"!'*1/&+*#1/*1# dendrite dipengaruhi
,(!0& C$#)$+)& /!3!%$*$'& +,()-).&/$+)& -$#)& -)'-)'7& 3!*$/$'& 0)'77$& /!& -$($2& 3!*$/$'4GH$%($'I& -//4I& JKKLI
Halvaee dan Talebi, 2001). Makin tinggi laju pendinginan (cooling rate), struktur mikro yang terbentuk
semakin halus dan radius ujung dendrite akan semakin runcing (Stefanescu dan Ruxanda, 2004).Kekuatan
*$#)/& GEB5M& +!2$/)'& 2!')'7/$*& +!)#)'7& -!'7$'& ($61& +,()-).&/$+)& 2!')'7/$*I& '$21'& 2!2)()/)& 01"1'7$'
terbalik dengan SDAS. Gambar 11 menunjukkan pengaruh SDAS terhadap sifat mekanis khususnya
kekuatan tarik paduan. Makin kecil SDAS yang terbentuk maka sifat kekuatan tarik semakin meningkat
Mikrostruktur yang dihasilkan akibat proses pembekuan berpengaruh langsung pada sifat mekanis paduan.
(Hemanth, 2000, Shen, dkk.. 2006, Zhang, dkk., 2008). Laju pembekuan yang tinggi menghasilkan sifat
mekanis yang lebih baik dibandingkan dengan sifat mekanis yang dihasilkan dengan laju pembekuan yang
lebih rendah. Struktur yang lebih halus terbentuk pada laju pembekuan yang tinggi. Butiran halus ini
akan membentuk banyak batas butir yang mampu menghambat gerakan dislokasi sehingga meningkatkan
kekuatan paduan (Askeland,1994).
Damping capacity merupakan kemampuan paduan untuk melepaskan energi elastis ketika paduan
tersebut mendapatkan impuls getaran. Menurut De Silvia, (1999) damping capacity paduan (internal
damping) salah satunya dipengaruhi oleh cacat mikrostruktur seperti batas butir dan impurities. Porositas
disebabkan oleh dua sumber yaitu: penyusutan dan gas yang terjebak selama pembekuan. Umumnya
paduan memiliki densitas yang lebih tinggi dalam keadaan padat dibanding keadaan cair sehingga terbentuk
shrinkage porosity pada pembekuan. Pengisian saluran yang mengakibatkan aliran turbulen menjebak gasgas dan membentuk porositas. Bentuk cacat berupa lubang porous akibat penyusutan antar muka dendrite
yang tidak seimbang.
Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa; perbedaan temperatur tuang
dan temperatur cetakan pada proses pengecoran berpengaruh terhadap laju pembekuan. Laju pembekuan
berpengaruh terhadap struktur mikro yang dihasilkan. SDAS yang semakin kecil berpengaruh terhadap
peningkatan sifat mekanik yaitu kekuatan tarik dan kekerasan. Peningkatan kekerasan material berpengaruh
pada penurunan damping capacity perunggu.
Ucapan Terimakasih
Ucapan terimakasih yang sangat dalam penulis sampaikan kepada DIKTI melalui LPPM Universitas
Udayana yang telah membiayai penelitian ini. Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada segenap
pihak yang membantu kelancaran penelitian ini
DAFTAR PUSTAKA
Askeland, D.R., 1984, The Science and Engineering of Materials, University of Misouri-Rolla, California,
USA.
ASTM, E 1876-01, 2002, Standard Test Method for Dynamic Young, Shear Modulus, and Poisson’s Ratio
by Impulse Excitation of vibration, ASTM International.
Favstov, Yu. K., Zhravel, L.V, Kochetkova, L.P., 2003, Structure and Damping Capacity of Br022 Bell
Bronze, Journal Metal science and Heat treatment, Vol.45, pp. 449-451.
Campbell, J., 2000, The Concept of Net Shape for Casting, Material Design, 21, pp. 373 380.
De Silva, C.W, 2000, Vibration Fundamental and Practice, Boca Raton London, CRC Press
Han, J.M., Han, Y.S., You, S.Y., Kim, H.S., 1997, Mechanical Behaviour of a New Dispersion–Strengthened
Bronze, Journal of Materials Science, 32, 6613-6618
Halvaee, A.dan Talebi, A., 2001, Effect of Process Variables on Microstructure and Segregation in
Centrifugal Casting of C92200 Alloy, Journal of Materials Processing Technology 118, pp 123–
127.
Kuta, 29-30 Oktober 2015 | 1735