SIFAT FISIS DAN MEKANIS CORAN Al-Si DENGAN PENAMBAHAN MAGNESIUM TUGAS AKHIR - Sifat fisis dan mekanis Coran Al-Si dengan penambahan magnesium - USD Repository

  

SIFAT FISIS DAN MEKANIS CORAN Al-Si DENGAN

PENAMBAHAN MAGNESIUM

TUGAS AKHIR

  Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  Jurusan Teknik Mesin Disusun oleh :

  Bernardus Nugroho Witular 045214027

  

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2010

  

THE PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES

OF CASTING Al-Si ELEMENTS WITH MAGNESIUM

ADDITION

FINAL PROJECT

  Presented as partial fulfillment of the requirements To obtain the sarjana teknik degree

  In mechanical engineering By :

  Bernardus Nugroho Witular 045214027

  

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2010

  

INTISARI

  Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis pada paduan Al-Si yang ditambahkan Mg. Pengujian yang dilakukan meliputi, pengujian impak, pengujian kekerasan, pengamatan struktur mikro, dan porositas serta uji komposisi pada benda uji Al-Si mula-mula dan Al-Si dengan penambahan Mg sebesar 1 %. Bahan penelitian dibuat dari Aluminium paduan bekas velg mobil. Bahan selanjutnya dicor ulang dengan variasi penambahan Mg 0,5%, 1 %, 1%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan Mg pada Al-Si dapat meningkatkan kekerasan tetapi menurunkan harga keuletan. Harga kekerasan pada paduan dengan penambahan Mg 1,5 % sebesar 97,1 BHN. Pada Al-Si mula-mula harga kekerasan sebesar 92,6 BHN. Porositas dan kerapatan butir struktur mikro meningkat dengan ditambahkannya Mg.

KATA PENGANTAR

  Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena telah

memberikan rahmat dan karuniaNya, sehingga Penulis dapat menyelesaikan tugas

akhir yang berjudul “ Pengaruh Sifat Fisis Dan Mekanis coran Al-Si Dengan

Penambahan Magnesium”

  . Selama dalam pengerjaan tugas akhir Engkau telah

mencurahkan rahmatMu kepada penulis lewat orang-orang yang telah banyak

membantu penulis baik secara langsung maupun secara tidak langsung, maka pada

kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih pada :

  

1. Tuhan Yesus Kristus, yang telah memberikan kesehatan, kekuatan dan selalu

menyertai penulis dalam menyelesaikan tugas akhir dengan baik dan lancar.

  

2. Bunda Maria yang telah melindungi serta menjaga penulis hingga dapat

menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.

  3. Kedua orang tua penulis yang selalu memberikan dukungan dan doa.

  

4. Antonius Adi dan adik-adik penulis Arswendo dan Regina yang selalu

memberikan semangat dan doa.

  

5. Maria Kristi, yang telah memberikan cinta dan dukungannya kepada penulis

dalam penyelesaian tugas akhir.

  

6. FX.Guntoro beserta keluarga, yang telah memberikan dukungan, doa dan sedikit

dana kepada penulis untuk menyelesaikan tugas akhir.

  7. I Gusti Ketut Puja, S.T., M.T, selaku pembimbing yang telah memberikan waktu dan saran yang bermanfaat dalam penyelesaian tugas akhir.

  8. Budi Sugiharto, S.T., M.T, selaku ketua jurusan teknik mesin.

  9. Ir.FX.Agus Unggul Santosa, selaku dosen pembimbing akademik.

  

10. Kepala laboratorium ilmu logam yang telah menyediakan tempat kepada penulis

untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

  

11. Semua Staf sekretariat Fakultas Sains dan Teknologi, Ign.Tri Widaryanto, Aris

Sukarjito.

  

12. Martono. DS., selaku laboran laboratorium ilmu logam yang telah memberikan

waktu untuk membantu penulis dalam penyelesaian tugas akhir.

  

13. Semua rekan-rekan di Politeknik Manufaktur Ceper yang telah memberikan

waktu dan tempat untuk menyelesaikan tugas akhir.

  

14. Catur dan Budi, selaku rekan sekelompok, yang telah memberikan saran kepada

penulis dalam menyelesaikan tugas akhir.

  

15. Ignatius Hari Prasetyo, S.T. dan Stefanus Andy Prasetya, S.T. yang telah

memberikan waktu dan selalu menemani penulis selama masa belajar.

  

16. Semua rekan-rekan seperjuangan yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang

telah memberikan dukungan dan masukan dalam penyelesaian tugas akhir.

  DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL................................................................................................ i

HALAMAN PENGESAHAN................................................................................. iii

HALAMAN PERNYATAAN................................................................................ v

  

INTISARI................................................................................................................. vi

LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI........................................................... vii

KATA PENGANTAR............................................................................................ viii

DAFTAR ISI............................................................................................................

  xi

  

DAFTAR GAMBAR.............................................................................................. xiv

DAFTAR TABEL................................................................................................... xvi

DAFTAR NOTASI LAMBANG...........................................................................

  xvii

  BAB 1 Pendahuluan............................................................................................ 1

  1.1. Latar belakang Masalah............................................................................. 1 1.2. Batasan Masalah.......................................................................................

  2

  1.3. Tujuan Penelitian....................................................................................... 2 1.4. Manfaat Penelitian....................................................................................

  2

  1.5. Sistematika Penulisan................................................................................ 3

  

BAB 2 Dasar Teori............................................................................................... 4

  2.1. Pengertian Alumunium,Silikon,dan Magnesium....................................... 4

  2.2. Klasifikasi Paduan Alumunium................................................................. 6

  2.3. Paduan Alumunium Utama....................................................................... 6

  2.3.1. Al-Cu dan Al-Cu-Mg.................................................................. 6

  2.3.2. Al-Mn.......................................................................................... 7

  2.3.3. Al-Si............................................................................................ 7

  2.3.4. Al................................................................................................. 8

  2.3.5. Al-Mg-Si...................................................................................... 9

  2.3.6. Al-Mg-Zn.................................................................................... 9

  2.4. Pengecoran Logam.................................................................................... 10

  2.4.1. Sejarah Pengecoran..................................................................... 11

  2.4.2. Bagian-Bagian Pengecoran......................................................... 12

  2.4.3. Perencanaan Pengecoran............................................................. 13

  2.4.4. Pengujian Hasil Coran................................................................. 16

  

Bab 3 Metode Penelitian.................................................................................... 17

  3.1. Diagram Alir Penelitian............................................................................. 17

  3.2. Bahan dan Alat penelitian......................................................................... 18

  3.4. Pelaksanaan pengujian............................................................................... 21

  3.4.1. Alat-Alat Yang Digunakan.......................................................... 21

  3.4.2. Pengujian impak.......................................................................... 21

  3.4.3. Pengujian Kekerasan................................................................... 23

  3.4.4. Pengujian Struktur Mikro............................................................ 26

  3.4.5. Pengujian Porositas..................................................................... 28 3.4.6. pengujian komposisi.................................................................... 29

  

Bab 4 Hasil penelitian dan Pembahasan.......................................................... 31

  4.1. Hasil Pengujian Impak.............................................................................. 31

  4.2. Hasil pengujian kekerasan......................................................................... 32

  4.3. Hasil pengujian Struktur Mikro................................................................. 33

  4.4. Hasil pengujian Porositas.......................................................................... 36

  

Bab 5 Kesimpulan dan Saran............................................................................ 41

  5.1. Kesimpulan................................................................................................ 41

  5.2. Saran.......................................................................................................... 42 DAFTAR PUSTAKA..............................................................................................

  43

  

DAFTAR GAMBAR

2.1. Diagram fasa Al-Si-Mg.......................................................................

  3.9. Mikroskop Mikro.................................................................................. 28

  4.6. Struktur Mikro Al-Si-Mg 1,5 %............................................................ 35

  4.5. Struktur Mikro Al-Si-Mg 1 %............................................................... 35

  4.4. Struktur Mikro Al-Si-Mg 0,5 %............................................................ 34

  4.3. Struktur Mikro Al-Si............................................................................. 34

  4.2. Grafik Kekerasan.................................................................................. 32

  4.1. Grafik Keuletan.................................................................................... 31

  3.10. Alat Pengujian komposisi..................................................................... 30

  27

  9 3.1. Diagram Alir Penelitian......................................................................

  26 3.8. proses pemantulan Cahaya Pada benda...............................................

  26 3.7. Lup Mikrometer...................................................................................

  23 3.6. Mesin Uji Kekerasan”Brinell Hardness tester MOD 100 MR”..........

  20 3.5. Mesin Uji Impak Charpy.....................................................................

  20 3.4. Benda Uji Impak.................................................................................

  19 3.3. Mesin Sekrap.......................................................................................

  17 3.2. Mesin Milling......................................................................................

  4.7. Permukaan porositas Al-Si.................................................................... 36

  4.9. Permukaan Porositas Al-Si-Mg 1 %...................................................... 37

  4.10. Permukaan Porositas Al-Si-Mg 1,5 %................................................... 38

  4.11. Grafik Prosentase porositas.................................................................... 38 L.1. Foto perbesaran kawat........................................................................... 49 L.2. Laporan Pengujian Komposisi Al-Si-Mg 1 %....................................... 51 L.3. Laporan Pengujian Mg........................................................................... 52 L.4. Laporan pengujain Al-Si........................................................................ 53

  

DAFTAR TABEL

2.1. Sifat-Sifat Fisik Alumunium............................................................

  4 2.2. Sifat-Sifat Mekanik Alumunium......................................................

  5 2.3. Klasifikasi Paduan Alumunium Tempaan........................................

  6 2.4. Sifat-Sifat mekanik Paduan Al-Mg..................................................

  8 2.5. Sifat-Sifat mekanik Paduan 7075.....................................................

  10 3.1. Hubungan tebal benda uji terhadap diameter penetrator..................

  24 3.2. Hubungan beban penekanan terhadap diameter penetrator..............

  24 3.3. Hubungan pemilihan P/D² terhadap jenis bahan..............................

  25 4.1. Tabel Harga Keuletan.......................................................................

  32 4.2. Tabel Harga Kekerasan.....................................................................

  33 4.3. Tabel Prosentase Porositas................................................................

  38 4.4. Tabel hasil pengujian komposisi.......................................................

  39

  

DAFTAR NOTASI LAMBANG

  M = Massa Pendulum........................................................................... kg G = Berat Pendulum............................................................................ N R = Radius Pendulum.......................................................................... m α

  = Sudut Ayun Awal......................................................................... ° β

  = Sudut Ayun Akhir......................................................................... ° BHN = Brinell Hardness Number.............................................................. kg/mm² P = Gaya.............................................................................................. kg D = Diameter Penetrator...................................................................... mm d = Diameter Bekas Injakan................................................................ mm

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

  Perkembangan industri saat ini sangat pesat, sehingga penggunaan bahan logam semakin besar. Bahan yang sering digunakan adalah aluminium, aluminium banyak digunakan karena memilki sifat yang ringan dan tahan terhadap korosi. Aluminium dengan paduannya sering digunakan untuk pembuatan komponen otomotif.

  Untuk meningkatkan kekuatan aluminium diberi tambahan dengan unsur lain, yaitu dengan penambahan unsur silikon dan magnesium. Aluminium dengan penambahan unsur silikon sering digunakan untuk pembuatan piston dan bagian- bagian mesin lainnya. Silikon memilki sifat mampu cor yang baik, ketahanan panas tinggi, dan kekerasan yang tinggi. Magnesium juga merupakan bahan yang paling ringan, memiliki sifat mampu mesin yang baik. Dengan menambahkan unsur Mg ke dalam unsur Al-Si dapat menyebabkan benda mempunyai sifat yang liat, memiliki ketahanan terhadap korosi, dan memiliki kekuatan yang baik tanpa mengurangi sifat hantaran listrik. Oleh karena itu paduan Al-Si-Mg banyak dipakai sebagai rangka-rangka konstruksi dan digunakan untuk kabel tenaga.

  Selain itu paduan Al-Si-Mg juga digunakan untuk keperluan material pesawat terbang, kapal laut, mobil.

  Penulis mengangkat masalah “ Sifat Fisis Dan Mekanis Coran Al-Si

  

Dengan Penambahan Magnesium” , karena penulis ingin menguji dan

mengetahui kekuatan logam Al, Si, dan Mg setelah dipadukan.

  1.2 Batasan Masalah

  Penelitian ini dibatasi pada proses peleburan aluminium, dan pengujian yang dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat aluminum setelah dipadukan magnesium.

  1.3 Tujuan Penelitian

  Secara umum tujuan dari penelitian ini adalah sebagai salah satu syarat memperoleh gelar sarjana teknik. Adapun tujuan khusus dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. mengetahui sifat fisis dan kekuatan mekanis pada logam aluminium setelah dipadukan dengan unsur magnesium.

  2. mengetahui perubahan struktur mikro aluminium mula-mula dan setelah dipadukan magnesium.

  1.4 Manfaat Penelitian

  Penelitian ini dilakukan agar dapat memberikan manfaat, antara lain : 1. untuk mengetahui proses peleburan logam secara langsung.

  2. memberikan gambaran tentang bahan logam aluminium yang akan dipakai untuk menggantikan bahan logam yang lain.

1.5 Sistematika Penulisan

  Bab I Pendahuluan Dalam bab ini akan menjelaskan tentang latar belakang masalah, tujuan penelitian dan metode penulisan laporan penelitian. Bab II Dasar Teori Dalam bab ini akan menjelaskan tentang sifat, karakteristik aluminium, silikon, dan magnesium. Bab III Metode Penelitian Dalam bab ini akan menjelaskan mengenai bahan-bahan, diagram alir penelitian, pelaksanaan pengujian. Bab IV Pembahasan Dalam bab ini akan menjelaskan mengenai hasil dari pengujian yang dilakukan serta membandingkan benda uji yang satu dengan yang lain. Bab V Kesimpulan dan Saran Dalam bab ini akan menjelaskan mengenai hasil perbandingan benda uji, maka dapat ditarik kesimpulan mengenai pengaruh dari penambahan unsur magnesium 0,5%, 1%, 1,5%.

BAB II DASAR TEORI

2.1. Pengertian Aluminium, Silikon, dan Magnesium

  , a = 4,013 kX 2,71

  

( Sumber : Surdia, T., Saito, S. : Pengetahuan Bahan Teknik, 134 )

  a = 4,04 kX

  fcc,

  23,5 x 10

  653-657 0,2297 59 (dianil) 0,0115

  Aluminium pertama kali di temuka oleh Sir Humphrey Davy pada tahun 1809. aluminium memiliki sifat yang ringan, ketahanan korosi yang baik dan hantaran listrik yang baik. Untuk meningkatkan sifatnya maka di tambahkan unsur paduan lainnya seperti Cu, Mg, Si, Mn, Zn, Ni, dsb. Dengan menambahkan secara satu persatu atau bersama-sama paduan di atas dapat memberikan sifat-sifat lainnya, seperti ketahanan korosi, ketahanan aus, koefisien pemuaian rendah,dsb.

Tabel 2.1 menunjukkan sifat-sifat fisik dari Aluminium dan tabel 2.2 menunjukkan sifat-sifat mekanik dari aluminium.

  0,00429 23,86 x 10

  0,2226 64,94

  2,9689 660,2

  Massa jenis ( 20° C ) Titik cair Panas jenis ( cal / g ·° C ) ( 100° C ) Hantaran listrik ( % ) Tahanan listrik koefisien temperature ( /°C) Koefisien Pemuaian (20-100°C ) Jenis Kristal, konstanta kisi

  Kemurnian Al ( % ) Sifat-sifat 99,996 >99,00

Tabel 2.1 Sifat-sifat fisik Aluminium

  fcc

Tabel 2.2 Sifat-sifat mekanik Aluminium

  Kemurnian Al ( % ) Sifat-sifat

  99,996 > 99,0 Dianil 75 % dirol Dianil H18 dingin

  Kekuatan tarik ( kg /mm ) 4,9 11,6 9,3 16,9 Kekuatan mulur ( 0,2 % ) 1,3 11,0 3,5 14,8 ( kg / mm ) Perpanjangan ( % ) 48,8 5,5

  35

  5 Kekerasan Brinell

  17

  27

  23

  44

  

( Sumber : Surdia, T., Saito, S. : Pengetahuan Bahan Teknik, 134 )

  Silikon merupakan unsur terbanyak kedua yang terdapat di dalam kerak bumi. Silikon sendiri sering digunakan dalam industri logam sebagai campuran aluminium dan industri elektronik sebagai semi konduktor, silikon memiliki titik lebur pada suhu sekitar 1400°C, dan memiliki titik didih pada suhu sekitar 3250°C.

  Magnesium memiliki massa jenis sekitar 1,8, yang sering dipakai untuk pesawat terbang dan otomotif. Memiliki sifat mampu mesin yang baik pada tahun 1930-an magnesium dibuat secara industri dengan cara elektrolisa campuran kloridanya yang terfusikan. pada tahun 1956 dikembangkan pembuatan magnesium dengan cara pidgeon di mana campuran dolomit yang dikalsinasikan dan ferosilikon dalam bentuk bubuk direduksi dalam vakum pada temperatur tinggi.

2.2 Klasifikasi paduan Aluminium

  Paduan Al diklasifikasikan dalam berbagai standar oleh berbagai Negara di dunia. Saat ini klasifikasi yang sangat terkenal dan sempurna adalah standar dari Alcoa ( Aluminium Company Of America ). Paduan tempaan dinyatakan dengan satu atau dua angka “S”, sedangkan paduan coran dinyatakan dengan 3 angka. Standar AA menggunakan penandaan dengan 4 angka sbb : Angka pertama menyatakan sistim paduan dengan unsure-unsur yang ditambahkan, yaitu : 1: Al murni, 2 : Al-Cu, 3 : Al-Mn, 4 : Al-Si, 5 : Al-Mg, 6 : Al-Mg-Si, 7 : Al-Zn. Sebagai contoh : paduan Al-Cu, dinyatakan dengan angka 2000. angka pada tempat kedua menyatakan kemurnian dalam paduan yang dimodifikasi dan Al murni sedangkan angka ketiga dan keempat dimaksudkan untuk tanda Alcoa terdahulu kecuali S. Sebagai contoh 3 S sebagai 3003 dan 63S sebagai 6063.

Tabel 2.3. Klasifikasi paduan aluminium tempaan

  Standar AA Standar Alcoa terdahulu Keterangan 1001

  1S Al murni 99,5 % atau diatasnya 1100

  2S Al murni 99,0 % atau diatasnya 2010-2029

  10S – 29S Cu merupakan unsur paduan utama 3003-3009

  3S – 9S Mn “ 4030-4039

  30S – 39S Si “ 5050-5086

  50S – 69S Mg “ 6061-6069

  70S – 79S Mg2Si “ 7070-7079 Zn “

  

( Sumber : Surdia, T., Saito, S. : Pengetahuan Bahan Teknik, 135 )

2.3 Paduan aluminium utama

  2.3.1 Al-Cu dan Al-Cu-Mg Coran yang mengandung 4-5 % Cu, ternyata dari fasanya paduan ini mempunyai daerah luas dari pembekuannya, penyusutan yang besar, resiko yang besar pada kegetasan panas dan sangat mudah terjadi retakan pada coran. Dengan menambahkan unsur Si untuk mengurangi keadaan diatas dan penambahan unsur Ti dapat memperhalus butir.

  Sebagai paduan Al-Cu-Mg paduan yang mengandung 4 % Cu dan 0,5 % Mg dapat mengeras dengan baik dalam beberapa hari oleh penuaan temperatur biasa setelah pelarutan, paduan ini ditemukan oleh A. Wilm dalam usaha mengembangkan paduan Al yang kuat yang dinamakan duralumin. Duralumin adalah paduan praktis yang sangat terkenal disebut paduan 2017, komposisi standarnya adalah Al; 4 %Cu; 0,5 % Mg; 0,5 %Mn. Paduan dimana Mg ditingkatkan pada komposisi standar dari Al; 4,5 %Cu; 1,5 %Mg; 0,5 %Mn dinamakan paduan 2024, namanya disebut duralumin super. Paduan yang mengandung Cu memiliki ketahanan korosi yang buruk, jadi apabila ketahanan korosi yang khusus diperlukan permukaannya dilapisi dengan Al murni atau paduan Al yang tahan korosi yang disebut plat alklad.

  2.3.2 Al-Mn Mn adalah unsur yang memperkuat Al tanpa mengurangi ketahanan korosi, dan dipakai untuk membuat paduan yang tahan korosi. Paduan Al; 1,2

  %Mn dan Al; 1,2 %Mn; 1,0 %Mg dinamakan paduan 3003 dan 3004 yang dipergunakan sebagai paduan tahan korosi tanpa perlakuan panas.

  2.3.3 Al-Si Paduan Al-Si sangat baik kecairannya, memiliki permukaan yang bagus sekali, tanpa kegetasan panas, dan sangat baik untuk paduan coran, sebagai tambahan, Al-Si mempunyai ketahanan korosi yang baik, sangat ringan, koefisien pemuaian yang kecil dan sebagai penghantar panas dan listrik yang baik. Karena memiliki kelebihan yang baik, paduan ini sangat banyak dipakai.

  2.3.4 Al-Mg Paduan Al-Mg memiliki ketahanan korosi yang sangat baik, sejak lama disebut hidronalium dan dikenal sebagai paduan yang tahan korosi. Paduan dengan 2-3 % Mg dapt mudah ditempa, dirol, dan diekstruksi, dan paduan 5052 adalah paduan yang biasa dipakai sebagai bahan tempaan. Paduan 5056 adalah paduan yang paling kuat dalam sistim ini, dipakai setelah dikeraskan oleh pengerasan regangan apabila diperlukan kekerasan tinggi. Paduan 5083 yang dianil adalah paduan antara 4,5 % Mg yang kuat dan mudah dilas.

Tabel 2.4. Sifat-sifat mekanik paduan Al-Mg

  Paduan 5052 5056 (Al-2,5Mg-0,25Cr) (Al-5,2Mg-0,1Mn-0,1Cr) keadaan O H38 O H18

  Sifat Kekuatan tarik 21,9 28,8 29,5 43,6

  2

  mekanik (kgf/mm ) Kekuatan mulur 8,4 25,3 15,5 40,8 (0,2%)

  2

  (kgf/mm ) Perpanjangan

  30

  8

  35

  6 (%) Kekuatan geser 12,7 16,9 18,3 23,2

  2

  (kgf/mm )

  45 85 - - Kekerasan Brinell Batas lelah 12,0 13,4 14,1 15,5

  8

  5 x 10

  2

  (kgf/mm )

  

( Sumber : Surdia, T., Saito, S. : Pengetahuan Bahan Teknik, 139 )

  2.3.5 Al-Mg-Si Kalau sedikit Mg ditambahkan pada Al, pengerasan penuaan sangat jarang terjadi, tetapi apabila secara simultan mengandung Si, maka kekerasan dengan penuaan panas setelah perlakuan pelarutan. Hal ini disebabkan karena senyawa

  Mg Si berkelakuan sebagai komponen murni dan membuat keseimbangan dari

  2 sistim biner semu dengan Al.

Gambar 2.1 diagram fasa Al-Si-Mg (V.Raghavan, Journal of Phase Equilibria and

  Diffusion, vol 28 )

  2.3.6 Al-Mg-Zn Telah diketahui sejak lama bahwa paduan ini dapat dibuat keras sekali dengan penuaan setelah perlakuan pelarutan, tetapi sejak lama tidak dipakai sebab mempunyai sifat patah getas oleh retakan korosi tegangan. Di Jepang pada permulaan tahun 1940, Igarashi dkk mengadakan studi dan berhasil dalam pengembangan suatu paduan dengan penambahan kira-kira 0,3 %Mn atau Cr, di mana butir Kristal padat diperhalus dan mengubah bentuk presipitasi serta retakan korosi tegangan tidak terjadi, paduan tersebut dinamakan ESD (duralumin super ekstra).

  Paduan ini memiliki kekuatan tertinggi di antara paduan-paduan lainnya, paduan ini terdiri dari : Al, 5,5 %Zn, 2,5 %Mn, 1,5 % Cu, 0,3 %Cr, 0,2 %Mn sekarang dinamakan paduan 7075, penggunaan paduan ini yang paling besar adalah untuk bahan konstruksi pesawat udara. Pada tabel 2.6 menunjukkan sifat- sifat mekanik dari paduan 7075.

Tabel 2.5. Sifat-sifat mekanik paduan 7075

  T6 O T6 O B Perlakuan panas

  2

  u 53,4 22,5 58,4 23,2 Kekuatan tarik (kgf/mm )

  2

  k 47,1 9,8 51,3 10,5 Kekuatan mulur (kgf/mm )

  K a

  11

  17

  11 17 ( a ) Perpanjangan l n ( % )

  11 16 - ( b ) - a

  E88-111 - B85-95 E60-70 Rockwell Kekerasan d k

• 150 -

  60 Brinell

  2

  l 32,3 15,5 33,8 15,5 Kekuatan geser (kgf/mm )

  2

  a

• 16,2 Batas lelah (kgf/mm ) - - d

  (a) Pelat tipis 1,6 mm, (b) Batang bulat 12,5

  

ϕ

( Sumber : Surdia, T., Saito, S. : Pengetahuan Bahan Teknik, 141 )

2.4 Pengecoran Logam

2.4.1 Sejarah pengecoran

  Pada tahun 4000 sebelum masehi coran dibuat dari logam yang dicairkan, dituang ke dalam cetakan, kemudian dibiarkan mendingin dan membeku.oleh karena itu sejarah pengecoran dimulai ketika orang mengetahui bagaimana mencairkan logam dan bagaimana membuat cetakan. Awal penggunaan logam oleh orang, ketika orang membuat perhiasan dari emas atau perak tempaan, dan kemudian membuat senjata atau mata bajak dengan menempa tembaga, hal itu dimungkinkan karena logam-logam ini terdapat di alam dalam keadaan murni, sehingga orang dengan mudah dapat menempanya. Kemudian orang secara kebetulan menemukan tembaga mencair dan selanjutnya mengetahui bagaimana cara untuk menuang logam cair ke dalam cetakan. Dengan demikian untuk pertama kalinya orang dapat membuat coran yang berbentuk rumit, misalnya perabotan rumah, perhiasan atau hiasan makanan.

  Pengecoran perunggu dilakukan pertama di Mesopotamia kira-kira 3.000 tahun SM, kemudian ke Cina kira-kira 2000 tahun SM, teknik pengecoran Mesopotamia diteruskan ke Eropa, pada tahun 1.500-1.400 SM, barang-barang seperti: mata bajak, pedang, mata tombak dan perhiasan dibuat di Spanyol, Swis, Jerman, Ustria, Denmark, Inggris dan Perancis. Kokas ditemukan di Inggris di abad 18, yang kemudian di Perancis diikhtiarkan agar kokas dapat dipakai untuk mencairkan kembali besi kasar dalam tanur kecil dalam usaha membuat coran. Kemudian tanur yang serupa dengan tanur kupola yang ada sekarang, dibuat di Inggris dan cara pencairanbesi kasar yang dilakukan kira-kira sama dengan cara yang dilakukan orang sekarang.

  Walaupun sejak kuno baja dipakai dalam bentuk tempaan, namun hanyalah sejak H. Bessemer atau W. Siemens sajalah telah diusahakan untuk membuat baja dari besi kasar dan coran baja diproduksi pada akhir pertengahan abad 19. sedangkan coran paduan aluminium dibuat pada akhir abad 19 setelah cara pemurnian dengan elektrolisa ditemukan.

2.4.2 Bagian-bagian dalam pengecoran

  Dalam suatu cetakan terdapat saluran turun yang berfungsi untuk mengalirkan logam cair ke dalam rongga cetakan.kemudian terdapat saluran penambah untuk memberi cairan logam pada saat membeku dan menyusut. Besarnya ukuran penambah ditentukan oleh tebal irisan dan macam logam dari coran.berikut bagian-bagian dari cetakan : a. Sistim saluran

  Adalah jalan masuk bagi logam cair yang dituangkan ke dalam rongga cetakan. Tiap bagian diberi nama dari cawan tuang dimana logam cair dituangkan dari ladel sampai saluran masuk ke dalam rongga cetakan.

  b. Cawan tuang Adalah penerima yang menerima logam cair langsung dari ladel, cawan tuang biasanya berbentuk corong c. Saluran turun

  Adalah saluran yang pertama membawa logam cair dari cawan tuang ke penyaring kemudian ke pengalir dan saluran masuk. Saluran turun biasanya dibuat lurus dan tegak dengan irisan berupa lingkaran, kadang-kadang irisannya sama dari atas sampai bawah atau mengecil dari atas ke bawah.

  d. Penyaring Berfungsi untuk menyaring terak yang terdapat pada permukaan atas logam cair di ladel. Logam cair tidak bersifat seperti air, apabila logam cair dituangkan maka logam cair yang pertama turun dari saluran turun akan mengendap pada penyaring.

  e. Pengalir Adalah saluran yang membawa logam cair dari saluran turun ke bagian-bagian yang cocok pada cetakan. Pengalir biasanya mempunyai irisan trapezium atau setengah lingkaran sebab irisan demikian mudah dibuat pada permukaan pisah, pengalir sebaiknya dibuat sebesar mungkin untuk melambatkan pendinginan logam cair.

  f. Saluran masuk Adalah saluran yang mengisikan logam cair dari pengalir ke dalam rongga cetakan, biasanya dibuat dengan irisan yang lebih kecil dari pada irisan pegalir agar dapat mencegah kotoran masuk ke dalam rongga cetakan.bentuk irisan saluran masuk berupa bujur sangkar, trapezium, segitiga atau setengah lingkaran yang membesar kea rah rongga cetakan untuk mencegah terkikisnya cetakan.

2.4.3 Perencanaan pengecoran

  Perencanaan pengecoran bertujuan untuk mendapatkan hasil coran yang baik dengan ketelitian yang tinggi. Tahap-tahap dalam pengecoran terdiri dari: a. Penentuan pola pembuatan pola menggunakan bahan resin. Resin dimasukan kedalam kotak yang telah diisi oleh pasir

  b. Menetapkan kup, drag dan permukaan pisah Penentuan kup, drag dan permukaan pisah adalah hal yang paling penting untuk mendapatkan coran yang baik.beberapa hal yang harus diperhatikan dalam penentuan kup, drag dan permukaan pisah, yaitu :  pola harus mudah dikeluarkan dari cetakan. Permukaan pisah lebih baik satu bidang, pada dasarnya kup dibuat agak dangkal.

   Penempatan inti harus mudah. Tempat inti dalam cetakan utama harus ditentukan secara teliti.

   Sistim saluran harus dibuat sempurna untuk mendapatkan aliran logam cair yang maksimal.

  c. Penentuan tambahan penyusutan Adanya penambahan penyusutan karena coran menyusut pada waktu proses pembekuan dan pendinginan. Besarnya penyusutan tergantung dari bahan coran, bentuk, dan tebal coran.

  d. Peleburan logam cair Peleburan merupakan suatu proses mencairkan bahan baku logam untuk menghasilkan logam baru yang memiliki komposisi unsur-unsur tertentu atau proses perubahan bentuk logam. Fungsi dari peleburan, yaitu:  Mengubah fasa padat bahan baku menjadi cair.  Mengubah komposisi suatu bahan.

  e. Penuangan logam cair Setelah peleburan logam cair dan cetakan telah siap maka penuangan logam cair dapat dilakukan, beberapa hal harus diperhatiakan dalam penuangan, yaitu :  Pengeringan ladel

  Pengeringan ladel yang tidak sempurna menyebabkan turunnya temperatur logam cair, oksidasi dari cairan, dan cacat coran seperti

   Pembuangan terak Sebelum penuangan terak yang terdapat diatas permukaan logam cair harus dibuang.

   Temperatur penuangan Temperatur logam cair harus dipertahankan untuk tetap tingggi, apabila temperatur rendah menyebabkan kecairan yang buruk dan cacat pada coran.  waktu penuangan penuangan logam cair ke cetakan harus dilakukan dengan cepat agar logam cair tidak cepat membeku.

  f. Pembokaran cetakan Pembongkaran cetakan dilakukan dengan cara memukul cetakan dengan menggunakan palu secara berulang-ulang.

  g. Pemeriksaan hasil coran Pemeriksaan coran memiliki tujuan sebagai berikut :  Memelihara kualitas, yaitu untuk memisahkan hasil coran yang baik dan yang buruk.

   Penyempurnaan teknik, yaitu memisahkan produk coran yang cacat secara cepat, untuk melakukan penempurnaan teknis.

2.4.4 Pengujian hasil coran

  a. Pengujian kekerasan Kekerasan adalah sifat yang dapat diandalkan sebagai pengganti baja dengan diameter 2,5 mm dan diberikan beban tertentu, kemudian bekas lekukan baja pada benda uji diukur dengan menggunakan alat ukur optik.

  b. Pengujian struktur mikro Dalam pengujian ini, benda uji di bersihkan dahulu permukaannya hingga halus, kemudian dengan menggunakan mikroskop cahaya maka didapatkan struktur mikro benda uji.

  c. Pengujian Impak Pengujian ini dilakukan betujuan untuk mendapatkan sifat keuletan dari benda uji d. Pengujian porositas

  Pengujian porositas dilakukan dengan cara meletakkan kertas transparasi milimeter blok diatas foto struktur mikro.

  Pengujian porositas dilakukan bertujuan untuk :  Mengetahui cacat rongga udara yang terdapat dalam benda coran.

   Menghitung prosentase porositas yang terdapat dalam setiap benda coran.

BAB III METODE PENELITIAN

3.1. Diagaram alir penelitian

  Persiapan bahan : Al - Si

  Magnesium Aluminium - silikon murni belum dengan penambahan

  Aluminium - silikon dengan penambahan Mg 0,5 %, 1 %, 1,5 %

  Pengujian ( pengujian impak, kekerasan, struktur mikro, porositas )

  Pembuatan spesimen benda uji pembahasan kesimpulan

  Uji komposisi Uji Komposisi Al-Si-Mg 1 %

  Data

  3.2. Bahan dan Alat penelitian

  Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah aluminium-silikon dan magnesium. Alumunium-silikon dan magnesium didapat dari velg mobil. Alat- alat yang diperlukan dalam pengecoran, yaitu : Tanur krusibel, ladel, arang kayu, kompresor, dan cetakan pasir. Dari pengecoran tersebut didapat 4 jenis benda uji, yaitu :

  1. Aluminium silikon sebelum ditambahkan unsur Mg 2. Aluminium silikon dengan penambahan unsur Mg 0,5 %.

  3. Aluminium silikon dengan penambahan unsur Mg 1 %.

  4. Aluminium silikon dengan penambahan unsur Mg 1,5 %.

  3.3. Proses pengecoran

  Mula-mula velg aluminium-silikon dipotong kecil-kecil agar dapat dilebur dengan mudah dan cepat, titik lebur aluminium sekitar 660°C. Kemudian tanur krusibel dipanaskan terlebih dahulu sampai mencapai suhu 680°C -750°C. Setelah itu aluminium dimasukkan secara perlahan-lahan kedalam tanur, peleburan aluminium membutuhkan waktu 15-20 menit. Setelah aluminium mencair, aluminium diambil dengan menggunakan ladel, aluminium cair yang telah diambil dari dalam tanur dituangkan pada kowi yang dipanaskan dengan menggunakan arang kayu dengan cara menghembuskan udara dari kompresor. betujuan agar proses pencampuran paduan magnesium dapat dilakukan dengan mudah. proses penuangan aluminium cair kedalam cetakan membutuhkan waktu 4-5 detik, hal ini harus dilakukan dengan cepat agar logam cair tidak cepat membeku.

  Setelah logam cair telah dituangkan kedalam cetakan, didiamkan dahulu beberapa menit. Setelah logam cair membeku, dilakukan pelepasan dengan cara membuka baut pengancing. Setelah terlepas diberi sedikit pukulan pada sisi cetakan sehingga terlepas dari benda coran. Apabila cetakan telah terlepas dari benda coran, benda coran dicuci dengan menggunakan air sabun untuk menghilangkan sisa-sisa pasir yang masih melekat pada benda coran.

  Benda uji berbentuk balok dengan ukuran 20 mm x 20 mm x 200 mm dihaluskan dan diratakan permukaan dengan menggunakan mesin milling hingga menjadi ukuran 10 mm.

  Gambar3.2. Mesin Milling Selanjutnya benda uji dipotong menjadi 3 bagian berdasarkan ukuran pengujian impak dengan kedalaman takikan 2 mm, pembuatan takikan dibuat

Gambar 3.3. Mesin Sekrap

  Langkah-langkah pembuatan benda uji, yaitu : 1. meratakan permukaan benda uji hingga mencapai ketebalan 10 mm dengan menggunakan mesin milling 2. setelah itu benda uji dipotong dengan menggunakan gergaji mesin dengan panjang 55 mm, kemudian dibuat takikan pada tiap-tiap benda uji dengan menggunakan mesin sekrap.

Gambar 3.4 benda uji impak ( dieter,1996)

3.4. Pelaksanaan pengujian

  Pelaksanaan pengujian yang dilakukan meliputi uji impak, uji kekerasan, uji struktur mikro, uji komposisi dan uji porositas.

  3.4.1 Alat-alat yang digunakan dalam pengujian Dalam pengujian ini ada beberapa alat yang digunakan dalam proses pengujian ini, antara lain :

  1. Mesin pengujian impak

  2. Mesin pengujian kekerasan Brinell

  3. Mesin pengujian komposisi

  4. Kamera foto untuk pengujian struktur mikro

  5. Mikroskop metalurgi

  6. Lup mikrometer

  7. Autosol, amplas, kain, dan lain-lain

  3.4.2 Pengujian impak Pengukuran impak yang sering dilakukan menggunakan uji Charpy, prinsip dasar dari pengujian ini, yaitu ayunan beban yang ditabrakkan ke benda uji. Energi yang diperlukan untuk mematahkan benda uji dihitung langsung dengan perbandingan energi potensial pendulum pada saat awal dan pada saat menabrak benda uji. Persamaan yang digunakan, yaitu :

  Tenaga patah = ( cos β – cos α ) joule

  Harga keuletan =

  Luas patahan penampang

Tenaga patah dengan : G : Berat pendulum / massa dikalikan dengan percepatan gravitasi

  ( N ) R : Radius pendulum ( mm )

  Dengan R = 39,48 cm α : Sudut ayun awal ( sudut yang dibentuk pendulum benda uji ) β : Sudut ayun akhir ( sudut yang dibentuk pendulum setelah mematahkan benda uji )

  Langkah-langkah pengujian : 1. Pendulum dinaikkan sampai dengan sudut yang ditentukan, kunci.

  2. Jarum penunjuk diposisikan didepan dial lengan ayun

  3. Pengunci lengan ayun dilepaskan sehingga dapat berayun bebas tanpa benda uji, catat derajat yang ditunjukkan oleh jarum penunjuk sebagai sudut α.

  4. Benda uji diletakkan pada anvil ( dudukan ) dengan benar

  5. Lengan ayun dinaikkan sampai sudut yang ditentukan, kunci, arahkan jarum penunjuk sudut didepan dial lengan ayun.

  6. Pengunci dilepaskan, sehingga lengan ayun berayun dan mematahkan benda uji, hentikan gerakan lengan ayun, catat sudut yang dibentuk oleh lengan ayun.

Gambar 3.5 Mesin Uji Impact Charpy

  3.4.3 Pengujian kekerasan Kekerasan adalah sifat yang dapat diandalkan sebagai pengganti kekuatan bahan. Pengujian kekerasan dapat dilakukan pada benda uji yang kecil tanpa kesukaran mengenai spesifikasinya. Pengujian yang dilakukan adalah dengan menekankan penekan tertentu dengan beban yang bervariasi dengan penekan tertentu pada permukaan benda uji dengan mengukur ukuran bekas penekanan yang terbentuk pada permukaan benda uji.

  Dalam pengujian ini menggunakan metode pengujian Brinell, dilakukan untuk mengetahui homogenitas komposisi dan kekerasan pada bahan. Hal ini dilakukan untuk mengetahui secara pasti pengaruh yang ditimbulkan akibat kondisi tersebut. Pengujian ini diketahui dengan mengukur diameter bekas injakan indentor bola baja dengan pembebanan yang telah ditentukan. Pengukuran diameter bekas injakan dilakukan dengan menggunakan lup mikrometer yang terlihat pada gambar. Sebelum melaksaanakan pengukuran, benda uji diletakkan pada bidang yang datar, sehingga dalam pengukuran benda uji tidak miring, kemudian diameter ukur didapat digunakan untuk mencari kekerasan bahan, dengan menggunakan persamaan :

2 P kg

  BHN = _{2 2 2}

  mm

   D ( D  D  d ) dengan : P = Gaya yang bekerja pada penetrator ( kg ) D = Diameter penetrator ( mm ) d = Diameter bekas injakan atau penekanan ( mm )

  Diameter penetrator yang digunakan dalam pengujian dapat dilihat pada tabel 3.1.

Tabel 3.1. Hubungan Tebal Benda Uji Terhadap Diameter Penetrator

  Tebal benda uji (mm) Diameter penetrator 1 – 3 D = 2,5 3 – 6 D = 5

  > 6 D = 10

Tabel 3.2. Hubungan Beban penekanan Terhadap Diameter Penetrator

  Diameter

  P P P

  5

  10

  30 ₂    _{2 2}

  penerator

  D D D

  (D = mm) Gaya (kg)

  2,5 31,25 62,5 187,5 5 125 250 750 10 500 1000 3000

Tabel 3.3. Hubungan Pemilihan P/D² Terhadap Jenis Bahan

  HB rata-rata Bahan

  P ₂ D

  160

  30 Baja, besi cor 160 – 80 10 kuningan 80 – 20

  5 Aluminium, tembaga Langkah-langkah pengujian :

  1. Ratakan dan haluskan permukaan benda uji dengan menggunakan amplas.

  2. Letakan benda uji diatas dudukan untuk menentukan besarnya diameter penetrator dan besarnya gaya yang diberikan.

  3. Penekanan injektor dilakukan dengan cara memutar handel penekan, hingga mencapai gaya yang telah ditentukan, lama penekanan selama 30 detik menggunakan stopwatch, pengujian ini dilakukan sebanyak 3 kali injakan.

  4. Amati besarnya lubang bekas injakan dengan menggunakan lup mikrometer.

  5. Catat data yang didapat untuk mencari harga kekerasannya.

Gambar 3.6 Mesin Uji Kekerasan “ Brinell hardness tester MOD 100

  MR”

Gambar 3.7 lup mikrometer

  3.4.4 Pengujian struktur mikro Dalam pengujian ini, kualitas bahan ditentukan dengan mengamati struktur dibawah mikroskop, disamping itu dapat pula mengamati cacat dan bagian yang tak teratur. Hal ini dilakukan karena struktur mikro yang dihasilkan pada setiap unsur paduan yang berbeda, menghasilkan sturktur mikro yang berbeda pula, jika terlihat jelas. Bila berkas dipantulkan dan tidak mengenai lensa, daerah itu akan tampak hitam.gambar 3.9 merupakan mikroskop yang digunakan dalam pengujian ini.

Gambar 3.8 Pemantulan Cahaya Pada Benda

  Langkah-langkah yang dilakukan dalam pengujian struktur mikro sebagai berikut : a. Mula-mula benda uji yang akan digunakan diamplas terlebih dahulu agar pemukaan benda uji menjadi rata dan halus.

  b. Setelah benda uji menjadi halus dan rata dilakukan pembersihan dengan menggunakan autosol, agar permukaan benda uji setelah diamplas menjadi mengkilap.

  c. Setelah permukaan benda uji mengkilap, benda uji dietsa dengan menggunakan HNO 5 %, kemudian diamati dengan perbesaran 200

  3 kali dan difoto dengan kamera yang terdapat pada mikroskop.

Gambar 3.9 Mikroskop Mikro

  3.4.5 Pengujian porositas Pengujian porositas dilakukan dengan cara pemotretan terhadap daerah pengujian pada masing-masing benda uji. Selanjutnya titik-titik hitam yang merupakan daerah berlubang pada benda uji tersebut dihitung dengan cara meletakkan kertas millimeter blok yang telah ditransparansi, kemudian dilakukan perhitungan perbandingan daerah yang bertitik-titik hitam dengan keseluruhan daerah pada foto kemudian dikalikan dengan 100 %, sehingga dari hasil perhitungan dapat diketahui prosentase porositasnya. Perbesaran yang digunakan dalam pengujian ini adalah perbesaran 50 kali yang dicetak pada kertas foto berukuran 3 R ( 8,8 cm X 12,7 cm ). Langkah-langkah pengujian porositas :

  1. Foto struktur mikro benda uji dengan perbesaran 50 kali, kemudian kertas milimeter blok yang telah ditransparasi diletakkan di atas foto,

  2. Seluruh daerah pori-pori ( hitam ) yang mengisi pada blok-blok pada milimeter blok dijumlahkan.