NASKAH PUBLIKASI ILMIAH Analisa Pengaruh Solution Treatment Pada Material Alumunium Terhadap Sifat Fisis Dan Mekanis.

NASKAH PUBLIKASI ILMIAH

ANALISA PENGARUH SOLUTION TREATMENT _{PADA MATERIAL}

ALUMUNIUM TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS

Disusun Untuk Memenuhi Tugas dan Syarat - Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik (S1) Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh : ABDUL KADIR D 200 06 0045

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

ii

”Analisa Pengaruh Solution Treatment Pada Material Aluminium terhadap Sifat Fisis dan Mekanisnya”

Abdul kadir., Masyrukan., Agus Yulianto. Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

JL. A. Yani Tromol Pos | Pabelan, Kartasura Email : abdul_piero@yahoo.com

ABSTRAKSI

Perkembangan Alumunium di Indonesia memang sudah cukup baik, namun perlu adanya penelitian lebih lanjut lagi mengenai pencampuran logam yang dapat mempengaruhi ketahanan alumunium pada saat aplikasi penggunaannya dikehidupan sehari-hari. Logam alumunium perlu kita kembangkan lagi karena fungsinya yang cukup baik dalam penggunaan logam yang tidak berat namun berkualitas baik.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis alumunium akibat perbedaan waktu tahan pada solution treatment

Hasil akan dikarakterisasi sifat fisis dan mekanisnya, yang meliputi uji kekerasan,uji impak,uji tarik. Selanjutnya material akan diperlakukan dengan siklus thermal sebesar 450oC, kemudian dievaluasi lagi,sehingga diharapkan didapat campuran dan temperatur yang sesuai.

NIM

Disetujuipada Hari

Tanggal

:

D 200 060 045

,h?fl.t

{

, .3. Q.

J."6u.

7,'i..2O

I

I

HALAUAN

PENGESAHAN NASKAH PUBLIKASI ILilIIAH

Makalah

berjudul "ANALISA

PENGARUH

SOLUTTON

TREATMENI

PADA

iiATERIAL ALUillUNlUil

TERHADAP

SIFAT FISIS DAN ilEKAN!S",

telah

disetujui

pembimbing

dan

disahkan koordinator

sebagai syarat untuk

Seminar Tugas Akhir dan Ujian Tugas Akhir pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkan oleh :

Nama

: ABDUL KADIR

Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

€

lr. Sartono Putro.

tT

Pembimbing Utama,

/

\w

lr.

ilasvrukan.

MT

iii

1 A. PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Proses perlakuan pada material dikenai dengan dua perlakuan, pertama penuaan alamiah (natural aging) dan perlakuan panas (heat treatment). Pada perlakuan panas specimen dikenai perlakuan panas pelarutan (solution heat treatment) 450°C dengan waktu tahan 1 jam, 2 jam, 3 jam kemudian di quenching media air dan terakhir dituakan dengan penuaan buatan (artificial aging) 125°C dengan waktu tahan 1 jam. Pengujian yang dilakukan adalah Uji komposisi kimia, Uji struktur mikro, Uji impak (Charpy), Uji tarik, Uji kekerasan (Vikers)

2. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis akibat perbedaan waktu tahan pada solution treatment bahan alumunium.

B. TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI 1. Tinjauan Pustaka

Rahman A (2004), dari hasil pengujian komposisi kimia pada penelitian sifat fisis dan mekanis Al, Mg, Si, pada material velg racing didapatkan unsur paduan yang paling besar, yaitu Si sebesar 2,80%, kemudian Al 82,69%, Mg 1,11%. Dari hasil pengujian struktur mikro pada sampel paduan alumunium terdiri dari Al, MgSi dan Si.

Prakoso, C., (2009), dalam penelitian tentang analisis sifat fisis dan mekanis alumunium paduan Al, Si, Cu, terhadap perlakuan solution treatment 450ºC, quenching dengan air dan aging 150ºC ditemukan kekuatan tarik setelah di aging. Pada uji komposisi kimia ini ditemukan unsur Al 86,95%, Cu 5,19 %, Si 4,66 %, Zn 1,66%, Mn 0,19%, Mg 0,25%, Ni 0,061%, Cr 0,013%, Ti 0,042%. Kekuatan tarik tertinggi rata-rata dimiliki oleh material perlakuan aging ,yaitu sebesar 16,61 kg/mm². Sedangkan harga impak tidak berubah 0,017 J/mm² setelah dilakukan aging.

2 2. Landasan Teori

a. Alumunium Murni

Alumunium diperoleh dalam keadaan sair dengan elektrolisa, umumnya mencapai kemurnian 99,85% berat. Dengan mengelektrolisasi kembali dapat dicapai kemurnian 99,996%. Aluminium merupakan logam ringan yang mempunyai ketahanan korosi yang baik, hantaran panas dan listrik yang baik serta sifat-sifat yang baik lainnya sebagai sifat logam. Tambahan terhadap kekuatan mekaniknya akan sangat meningkat dengan penambahan Cu, Mg, Si, Mn, Zn, Ni dan sebagainya, secara satu-persatu atau bersama-sama akan memberikan juga sifat-sifat baik lainnya seperti ketahanan korosi, ketahanan aus, koefisien pemuaian rendah dan lain sebagainya.

b. Perlakuan Panas Pelarutan (solution heat treatment)

Perlakuan ini bertujuan untuk menaruh unsur pengeras terlarut seperti tembaga (Cu) kedalam larutan padat aluminium. Proses ini dilakukan dengan memanaskan paduan ke temperatur tinggi di antara suhu solidus (larutan padat), penentuan temperatur dapat dilihat pada masing-masing diagram fasa paduan tersebut. Kemudian ditahan pada temperatur tersebut untuk mencapai larutan padat homogen. Ada dua faktor penting yang berpengaruh terhadap proses perlakuan panas pelarutan, yaitu temperatur perlakuan panas dan waktu tahan temperatur. Besarnya temperatur perlakuan panas pelarutan menandakan besarnya derajat panas yang dibutuhkan untuk melarutkan sebanyak mungkin unsur-unsur paduan yang ada. Karena daya larutan dan kecepatan difusi (perpindahan atom) bertambah dengan meningkatnya temperatur perlakuan panas maksimum yang masih diizinkan.

C. METODELOGI PENELITIAN

1. Alat dan Bahan

Alat

3 2. Blower

3. Bahan bakar 4. Cetakan Pasir 5. Catut

6. Alat uji tarik

7. Alat uji Kekerasan Vickers 8. Alat uji Impak Charpy

2. Bahan

Alumunium (velg sepeda, blok mesin, wajan, kawat listrik)

Dalam penyusunan tugas akhir ini dibagi menjadi beberapa tahapan penelitian. Pertama, Study Pustaka dan Survey Lapangan. Pencarian data yang berhubungan dengan penelitian dari buku atau laporan yang sesuai serta meninjau langsung dari tempat pengecoran aluminium. Kedua, Persiapan Alat dan Bahan. Mencari dan menentukan alat dan bahan yang digunakan untuk penelitian. Aluminium yang digunakan adalah velg sepeda,wajan,blok mesin, kawat listrik.

Ketiga, Membentuk specimen sesuai standar JIS 2210. Keempat, proses solution treatment. Kelima, menguji spesimen dengan alat uji tarik,kekerasan,impak.

Keenam, Mencatat data hasil penelitian dan melakukan pembahasan lebih lanjut. Diharapkan dapat mempunyai hasil positif. Kedelapan, Penarikan Kesimpulan Menyimpulkan data dan hasil pembahasan.

D. DATA HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 1. Pengujian Kekerasan Vickers

Pada uji kekerasan Vickers dengan beban 153,2 kgf diketahui nilai kekerasannya adalah sebagai berikut :

4

Tabel D.1.1 Data Hasil Uij Kekerasan Vikers

d1 d2

(mm)

d rata-rata

(mm)

P (kg) HVN

(kg/ mm²)

HVN

rata-rata

(kg/mm²)

Specimen No (mm)

Heat Treatment Al 450ºC,

1 0,73 0,73 0,73 15,62 54,34

1 Jam 2 0,7 0,73 0,715 15,62 56,65 55,49 Heat Treatment

Al 450ºC,

1 0,76 0,83 0,795 15,62 45,82

2 Jam 2 0,73 0,76 0,745 15,62 52,17 48,99 Heat Treatment

Al 450ºC,

1 0,76 0,8 0,78 15,62 47,6

3 Jam 2 0,73 0,76 0,745 15,62 51,17 48,88

Dari hasil pengujian dan grafik diatas terlihat bahwa terjadi penurunan setelah waktu tahan dinaikan. Pada pengujian waktu tahan 1jam dihasilkan nilai kekerasan rata-rata 55,49 kg/mm2, untuk waktu tahan 2jam 48,99 kg/mm2, untuk waktu tahan 3jam 48,88 kg/mm2

2. Pengujian Impak Charpy

Pengujian impak ini menggunakan lengan dengan panjang lengan (R) = 0,8 m ; berat (m) = 20 kg ; α = 156o _{dan energy terpasang = 300 Joule.}

5

Tabel D.2.1 Data Hasil Uji Impak Charpy

Specimen (αo) (βo)

(W) Tenaga

Serap (Joule)

(A) Luas Penampang

(mm2)

HI Joule/mm2

156 153 2 73,32 0,139

Heat Treatment

Al 450oC, 1jam

Heat Treatment

Al 450oC, 2jam 156 150 3,5 73,20 0,122

156 147 3,7 72,68 0,121

Heat Treatment

Al 450oC, 3jam

Dapat dilihat pada hasil pengujian impak charpy diatas setiap waktu tahan dinaikan maka kekuatan impaknya semakin menurun. Pada waktu tahan 1jam didapatkan Harga Impaknya 0,139 J/mm2; untuk waktu tahan 2jam harga impaknya 0,122 J/mm2; untuk waktu tahan 3jam harga impaknya 0,121 J/mm2

3. Pengujian Tarik

Pada pengujian tarik diketahui data berupa grafik pada kertas millimeter yang dipasang pada alat uji UTM(Universal Test Machine). Data grafik ini menyatakan hubungan antara penambahan gaya tarik P pada specimen yang diikuti dengan deformasi, terhadap regangan yang terjadi selama proses penarikan hingga specimen putus.

Dari data grafik selanjutnya dapat dihitung kekuatan tariknya (σ) dan regangannya (ε) dengan rumus tegangan dan regangan pada bab 3. Satuan tegangan tarik dinyatakan dalam Mega Pascal (1 MPa= 1 N/mm2), dan regangan dinyatakan dalam %. Dengan berat beban penarik sebesar 2000 kg. 1 kg=9,8 N.

6 Tabel D.3.1 Data Hasil Uji Tarik

Specimen No P (N) A

(mm²)

σ

(N/mm²) Heat

Treatment Al 450°C, 1 Jam

1 2352 140 16,8

Heat Treatment Al 450°C, 2 Jam

1 2391,2 134,4 17,79

Heat Treatment Al 450°C, 3 Jam

1 2567,6 137,2 18,71

Diketahui hasil uji tarik diatas didapati tegangan tariknya semakin meningkat apabila waktu tahanya semakin ditambah. Terlihat pada pengujian tarikdengan waktu tahan 1jam yaitu 16,8 N/mm2, pada waktu tahan 2jam didapat 17,79 N/mm2, sedangkan untuk waktu tahan 3jam 18,71 N/mm2

E. KESIMPULAN DAN SARAN 1. Kesimpulan

Dari analisa penelitian yang dilakukan dan setelah didapatkan hasil pengujian dari setiap material, maka dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut:

a. Dari hasil pengujian kekerasan vickers didapatkan penurunan nilai kekerasan setelah waktu tahannya dinaikan. Pada pengujian Heat Treatment Al 450oC 1jam 55,49 kg/mm2;untuk Heat Treatment Al 450oC 2jam 48,99kg/mm2;untuk Heat Treatment Al 450oC 3jam 48,88 kg/mm2

7

b. Dari hasil pengujian impak charpy didapatkan penurunan harga impaknya setelah waktu tahanya dinaikan. Pada pengujian Heat Treatment Al 450oC 1jam 0,139 J/mm2;untuk Heat Treatment Al 450oC 2jam 0,122 J/mm2;untuk Heat Treatment Al 450oC 3jam 0,121 J/mm2

c. Dari hasil pengujian tarik didapatkan peningkatan nilai kekuatan tariknya setelah waktu tahannya dinaikan. Pada pengujian Heat Treatment Al 450oC 1jam 16,8 N/mm2;untuk Heat Treatment Al 450oC 2jam 17,79 N/mm2;untuk Heat Treatment Al 450oC 3jam 18,71 N/mm 2. Saran

1. Diperlukan perancanaan yang matang ketika akan melakukan sebuah riset atau penelitian. Kemampuan bekerja secara team dan berkoordinasi secara baik antara teman sangat dibutuhkan, jika penelitian ini dilakukan secara kelompok.

2. Diharapkan penelitian ini dapat menjadi manfaat bagi semua pihak yang telah membaca laporan tugas akhir ini. Dan diharapkan bisa dikembangkan untuk mahasiswa angkatan berikutnya agar penelitian ini bisa lebih disempurnakan.

8

DAFTAR PUSTAKA

Annual Book of Standards, JIS 2210, “Standard Test Method for

Determining Charpy Impact Strength of Metal”, JIS, 2003.

Annual Book of Standards, JIS 2210, “Standard Test Method for

Determining Vickers Hardness Strength of Metal”, JIS, 2001.

Annual Book of Standards, JIS 2210, “Standard Test Method for

Determining Tensile Strain of Metal”, JIS, 2002.

Anonim, Alumunium, ”(http://id.wikipedia.org/wiki/alumunium, diakses

tanggal 5 September 2011)”

Prakoso, C, 2009, “Analisis Sifat Fisis dan Mekanis Alumunium”, FT, Tiga

Serangkai, Jakarta.

Rahman, A, 2004, “Pengetahuan Bahan Teknik Logam dan Non Logam”,

FT, Tiga Serangkai, Jakarta.

Surdia, T., Saito, S., 1995, “Pengetahuan Bahan Teknik”, FT, Pradnaya

Paramita, Jakarta.

3

2. Blower 3. Bahan bakar 4. Cetakan Pasir 5. Catut

6. Alat uji tarik

7. Alat uji Kekerasan Vickers 8. Alat uji Impak Charpy

2. Bahan

Alumunium (velg sepeda, blok mesin, wajan, kawat listrik)

Dalam penyusunan tugas akhir ini dibagi menjadi beberapa tahapan penelitian. Pertama, Study Pustaka dan Survey Lapangan. Pencarian data yang berhubungan dengan penelitian dari buku atau laporan yang sesuai serta meninjau langsung dari tempat pengecoran aluminium. Kedua, Persiapan Alat dan Bahan. Mencari dan menentukan alat dan bahan yang digunakan untuk penelitian. Aluminium yang digunakan adalah velg sepeda,wajan,blok mesin, kawat listrik.

Ketiga, Membentuk specimen sesuai standar JIS 2210. Keempat, proses solution treatment. Kelima, menguji spesimen dengan alat uji tarik,kekerasan,impak.

Keenam, Mencatat data hasil penelitian dan melakukan pembahasan lebih lanjut. Diharapkan dapat mempunyai hasil positif. Kedelapan, Penarikan Kesimpulan Menyimpulkan data dan hasil pembahasan.

D. DATA HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 1. Pengujian Kekerasan Vickers

Pada uji kekerasan Vickers dengan beban 153,2 kgf diketahui nilai kekerasannya adalah sebagai berikut :

4

Tabel D.1.1 Data Hasil Uij Kekerasan Vikers

d1 d2

(mm) d rata-rata (mm)

P (kg) HVN (kg/ mm²)

HVN

rata-rata (kg/mm²) Specimen No (mm)

Heat Treatment Al 450ºC,

1 0,73 0,73 0,73 15,62 54,34

1 Jam 2 0,7 0,73 0,715 15,62 56,65 55,49

Heat Treatment Al 450ºC,

1 0,76 0,83 0,795 15,62 45,82

2 Jam 2 0,73 0,76 0,745 15,62 52,17 48,99

Heat Treatment Al 450ºC,

1 0,76 0,8 0,78 15,62 47,6

3 Jam 2 0,73 0,76 0,745 15,62 51,17 48,88

Dari hasil pengujian dan grafik diatas terlihat bahwa terjadi penurunan setelah waktu tahan dinaikan. Pada pengujian waktu tahan 1jam dihasilkan nilai kekerasan rata-rata 55,49 kg/mm2, untuk waktu tahan 2jam 48,99 kg/mm2, untuk waktu tahan 3jam 48,88 kg/mm2

2. Pengujian Impak Charpy

Pengujian impak ini menggunakan lengan dengan panjang lengan (R) = 0,8 m ; berat (m) = 20 kg ; α = 156o _{dan energy terpasang = 300 Joule.} Bentuk dan ukuran specimen meggunakan standar JIS-2210.

5

Tabel D.2.1 Data Hasil Uji Impak Charpy

Specimen (αo) (βo)

(W) Tenaga

Serap (Joule)

(A) Luas Penampang

(mm2)

HI Joule/mm2

156 153 2 73,32 0,139

Heat Treatment

Al 450oC, 1jam

Heat Treatment

Al 450oC, 2jam 156 150 3,5 73,20 0,122

156 147 3,7 72,68 0,121

Heat Treatment

Al 450oC, 3jam

Dapat dilihat pada hasil pengujian impak charpy diatas setiap waktu tahan dinaikan maka kekuatan impaknya semakin menurun. Pada waktu tahan 1jam didapatkan Harga Impaknya 0,139 J/mm2; untuk waktu tahan 2jam harga impaknya 0,122 J/mm2; untuk waktu tahan 3jam harga impaknya 0,121 J/mm2

3. Pengujian Tarik

Pada pengujian tarik diketahui data berupa grafik pada kertas millimeter yang dipasang pada alat uji UTM(Universal Test Machine). Data grafik ini menyatakan hubungan antara penambahan gaya tarik P pada specimen yang diikuti dengan deformasi, terhadap regangan yang terjadi selama proses penarikan hingga specimen putus.

Dari data grafik selanjutnya dapat dihitung kekuatan tariknya (σ) dan regangannya (ε) dengan rumus tegangan dan regangan pada bab 3. Satuan tegangan tarik dinyatakan dalam Mega Pascal (1 MPa= 1 N/mm2), dan regangan dinyatakan dalam %. Dengan berat beban penarik sebesar 2000 kg. 1 kg=9,8 N.

6 Tabel D.3.1 Data Hasil Uji Tarik

Specimen No P (N) A

(mm²)

σ

(N/mm²)

Heat Treatment

Al 450°C, 1 Jam

1 2352 140 16,8

Heat Treatment

Al 450°C, 2 Jam

1 2391,2 134,4 17,79

Heat Treatment

Al 450°C, 3 Jam

1 2567,6 137,2 18,71

Diketahui hasil uji tarik diatas didapati tegangan tariknya semakin meningkat apabila waktu tahanya semakin ditambah. Terlihat pada pengujian tarikdengan waktu tahan 1jam yaitu 16,8 N/mm2, pada waktu tahan 2jam didapat 17,79 N/mm2, sedangkan untuk waktu tahan 3jam 18,71 N/mm2

E. KESIMPULAN DAN SARAN 1. Kesimpulan

Dari analisa penelitian yang dilakukan dan setelah didapatkan hasil pengujian dari setiap material, maka dapat di ambil kesimpulan sebagai berikut:

a. Dari hasil pengujian kekerasan vickers didapatkan penurunan nilai kekerasan setelah waktu tahannya dinaikan. Pada pengujian Heat Treatment Al 450oC 1jam 55,49 kg/mm2;untuk Heat Treatment Al 450oC 2jam 48,99kg/mm2;untuk Heat Treatment Al 450oC 3jam 48,88 kg/mm2

7

b. Dari hasil pengujian impak charpy didapatkan penurunan harga impaknya setelah waktu tahanya dinaikan. Pada pengujian Heat Treatment Al 450oC 1jam 0,139 J/mm2;untuk Heat Treatment Al 450oC 2jam 0,122 J/mm2;untuk Heat Treatment Al 450oC 3jam 0,121 J/mm2

c. Dari hasil pengujian tarik didapatkan peningkatan nilai kekuatan tariknya setelah waktu tahannya dinaikan. Pada pengujian Heat Treatment Al 450oC 1jam 16,8 N/mm2;untuk Heat Treatment Al 450oC 2jam 17,79 N/mm2;untuk Heat Treatment Al 450oC 3jam 18,71 N/mm

2. Saran

1. Diperlukan perancanaan yang matang ketika akan melakukan sebuah riset atau penelitian. Kemampuan bekerja secara team dan berkoordinasi secara baik antara teman sangat dibutuhkan, jika penelitian ini dilakukan secara kelompok.

2. Diharapkan penelitian ini dapat menjadi manfaat bagi semua pihak yang telah membaca laporan tugas akhir ini. Dan diharapkan bisa dikembangkan untuk mahasiswa angkatan berikutnya agar penelitian ini bisa lebih disempurnakan.

8

DAFTAR PUSTAKA

Annual Book of Standards, JIS 2210, “Standard Test Method for

Determining Charpy Impact Strength of Metal”, JIS, 2003.

Annual Book of Standards, JIS 2210, “Standard Test Method for

Determining Vickers Hardness Strength of Metal”, JIS, 2001.

Annual Book of Standards, JIS 2210, “Standard Test Method for

Determining Tensile Strain of Metal”, JIS, 2002.

Anonim, Alumunium, ”(http://id.wikipedia.org/wiki/alumunium, diakses

tanggal 5 September 2011)”

Prakoso, C, 2009, “Analisis Sifat Fisis dan Mekanis Alumunium”, FT, Tiga

Serangkai, Jakarta.

Rahman, A, 2004, “Pengetahuan Bahan Teknik Logam dan Non Logam”,

FT, Tiga Serangkai, Jakarta.

Surdia, T., Saito, S., 1995, “Pengetahuan Bahan Teknik”, FT, Pradnaya

Paramita, Jakarta.