PENGARUH SEMPROTAN AIR LAUT TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN ALUMINIUM TUGAS AKHIR - Pengaruh semprotan air laut terhadap sifat fisis dan mekanis paduan alumunium - USD Repository

PENGARUH SEMPROTAN AIR LAUT TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN ALUMINIUM TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin Disusun Oleh:

GALIH RADYA SUKMA NIM : 035214035 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

PENGARUH SEMPROTAN AIR LAUT

TERHADAP

SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN ALUMINIUM

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin Disusun Oleh:

GALIH RADYA SUKMA

NIM : 023214035

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

THE EFFECT OF SEA WATER SPRAY

ON PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES

OF ALUMINIUM ALLOYS

FINAL PROJECT

Presented as Partial fulfillment of the Requirements

To Obtain the Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering

By :

GALIH RADYA SUKMA

Student Number : 035214035

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 28 Juli 2008 Penulis S e b u a h K a r y a U n t u k : S e b u a h K a r y a U n t u k :

Tuhan Yesus Kristus

Kasih-Nya yang selalu memberi kekuatan…

Bapak Sugiat, Ibu Ferryningsih, C.L., Bryan Yanu Artha

Keluarga yang selalu memberi segala macam dukungan…

Evivania Dian P.

Pacar,saudara,teman,sahabat,sekaligus musuh yang selalu sabar…

• Arie Tunggul, Albert “pakDhe”, Heri
“Boyo”

Teman teman ”Up2u camp” yang selalu memberi dan menerima pinjaman utang…

Up 2 U…..

Teman teman yang menjadi keluarga…

Warga Teknik mesin USD,

terlebih angkatan 2003

• Wilson,yang ikut ikutan ambil judul
Keluarga besar TEKSAPALA

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Y.M.E. yang telah memberi anugerah, berkat, rahmat dan kekuatan serta semangat, harapan baru yang berlimpah dan tiada henti di dalam penulisan tugas akhir ini hingga selesai.

Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi bagi mahasiswa Teknik Mesin sebelum dinyatakan lulus sebagai Sarjana Teknik.

Dalam pelaksanaan dan penulisan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, baik berupa materi, bimbingan, kerja sama serta dukungan moril. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada :

1. Romo Ir. Greg. Heliarko, S.J., S.S., B.S.T., M.A., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Bapak Budi Sugiharto, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.

3. Bapak Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Dosen pembimbing akademik..

4. Bapak Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

5. Seluruh dosen dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

7. Kepada Bapak, Ibu, dan Adik saya tercinta, terimakasih atas dukungan moral, finansial, doa dan motivasi yang tiada henti hingga tugas akhir ini bisa selesai.

8. Evivania Dian P, terimakasih atas segalanya.

9. Teman-teman satu apartemen, teman-teman satu Universitas Sanata Dharma, Albert Kurnia, Ari T.S, Heri Setyo W, Wilson Numbery, Ronny Paulus, rekan-rekan dan semua pihak yang membantu dalam penulisan tugas akhir ini.

Yogyakarta, 28 Juli 2008 Penulis

INTISARI

Pada penelitian ini bahan yang digunakan adalah paduan aluminium dengan komposisi kimia 94,04% Al, 2,73% Si, 1,249% Zn dan unsur-unsur lainya. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis paduan Aluminium tanpa perlakuan dan paduan Aluminium dengan mendapat perlakuan penyemprotan air laut.

Proses penelitian yang dilakukan adalah paduan aluminium yang disemprot dengan air laut pada variasi waktu 15 hari dan 30 hari. Pengujian yang dilakukan adalah uji tarik, uji kelelahan, dan analisis struktur mikro dan makro.

Kekuatan tarik dan regangan pada paduan aluminium yang mengalami penyemprotan 15 hari, yaitu 14,06 Kg/mm², 2,03 % dan 30 hari, yaitu 14,08 Kg/mm², 1,54% mengalami perubahan bila dibandingkan dengan hasil paduan Aluminium tanpa perlakuan yaitu 17,26 Kg/mm², 0,99 %. Kekuatan lelah paduan Aluminium tanpa perlakuan lebih baik daripada paduan Aluminium hasil penyemprotan 15 hari dan 30 hari. Struktur kristal paduan Aluminium tidak mengalami perubahan. Hanya mengalami perubahan pada permukaan benda uji.

DAFTAR ISI

Hal.

HALAMAN JUDUL……………..………………………………………...... i HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING..…………………………...... iii HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI DAN DEKAN ………................... iv HALAMAN PERNYATAAN..………………………………….................... v HALAMAN PERSEMBAHAN …………………………………………….. vi HALAMAN PUBLIKASI…………………………………………………… vii KATA PENGANTAR...................................................................................... viii

INTISARI……………………………………………………………………. x DAFTAR ISI………………………………………………………................. xi DAFTAR TABEL ……………………………………………........................ xv DAFTAR GAMBAR ……………………………………………................... xvi BAB I PENDAHULUAN ……………………………...................................

1 1.1. Latar Belakang Penelitian……………………………...............

1 1.2. Tujuan Penelitian…………....………………….………............

2 1.3. Batasan Penelitian…...…………....………………....................

3 BAB II DASAR TEORI………………….......…….…………………...........

4 2.1. Sifat-sifat Aluminium ………………………………………….

4 2.2. Produksi Alumina........................................................................

2.2.1. Proses Pengolahan Alumina..............................................

6 2.3. Aluminium Murni........................................................................

7 2.4. Paduan Aluminium......................................................................

9 2.4.1. Klasifikasi Paduan Aluminium.........................................

9 2.4.2. Paduan Aluminium Cor.....................................................

2.4.3. Paduan Al-Cu……………………………………………

2.4.4. Paduan Al ─Si, Al─Si─Mg dan Al─Si─Cu...................... 14 2.4.5. Paduan Al-Mg...................................................................

17 2.4.6. Paduan Al-Mn...................................................................

19 2.4.7. Paduan Al-Mg-Zn……………………………………….

19 2.4.8. Paduan Aluminium Tahan Panas......................................

19 2.5. Pengaruh Unsur Paduan Dalam Aluminium...............................

20 2.6. Pengujian Bahan..........................................................................

23 2.7. Pengujian Merusak……………………………………………..

25 2.7.1. Pengujian Tarik………………………………………….

25 2.7.2. Pengujian Kelelahan……………………………………..

2.8. Korosi.......................................................................................... 30 2.8.1. Macam – Macam Korosi...................................................

2.8.2. Laju Korosi………………………………………………

2.8.3. Faktor–faktor yang Mempengaruhi Korosi Baja Karbon di Air Laut........................................................................

35 2.8.4. Lelah Korosi ( corrosion fatigue )....................................

2.9. Pengujian Struktur Kristal……………………………………...

37 2.10. Patahan Dan Putus Pada Benda Uji…………………………….

38 2.11. Kelelahan Pada Bahan Uji……………………………………...

43 2.12. Retakan (Crack)………………………………………………..

48 BAB III METODE PENELITIAN…………………………………………...

49 3.1. Skema Penelitian.........................................................................

50 3.2. Bahan dan Peralatan....................................................................

51 3.3. Pembuatan Benda Uji (spesimen)...............................................

52 3.3.1. Uji Tarik............................................................................

52 3.3.2. Uji Kelelahan.....................................................................

54 3.3.3. Struktur Mikro...................................................................

55 3.4. Pengujian Bahan………………………………………………..

55 3.4.1. Pengujian Tarik.................................................................

55 3.4.2. Pengujian Kelelahan……………………………………..

56 3.4.3. Pengujian Struktu Mikro...................................................

57 3.4.4. Pengujian Struktur Makro……………………………….

58 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN……………………..

4.1. Hasil Uji Komposisi……………………………………………

59 4.2. Pengujian Tarik...........................................................................

60 4.2.1. Pembahasan Uji Tarik…………………………………...

62 4.3. Pengujian Kelelahan....................................................................

63 4.3.1. Pembahasan Uji Kelelahan................................................

4.4. Pengamatan Struktur Mikro........................................................

67 4.4.1. Pembahasan Struktur Mikro..............................................

70 4.5. Pengamatan Struktur Makro........................................................

70 4.5.1. Pembahasan Struktur Makro.............................................

72 BAB V PENUTUP…………………………………………………………...

5.1. Kesimpulan.................................................................................. 73

5.2. Saran............................................................................................ 74 DAFTAR PUSTAKA.......................................................................................

75 LAMPIRAN...................................................................................................... 76

DAFTAR TABEL

Hal.

18 Tabel 3.1. Ukuran Benda Uji Tarik menurut standar SII.0148-76................

66 Tabel L.1. Standarisasi JIS............................................................................

65 Tabel 4.7. Data uji Kelelahan Benda Uji penyemprotan selama 30 hari..

64 Tabel 4.6. Data uji Kelelahan Benda Uji penyemprotan selama 15 hari..

61 Tabel 4.5. Data Uji Kelelahan Tanpa perlakuan...........................................

61 Tabel 4.4. Data Uji Tarik Benda Uji penyemprotan selama 30 hari.........

61 Tabel 4.3. Data Uji Tarik Benda Uji Penyemprotan selama 15 hari......

59 Tabel 4.2. Data Uji Tarik Benda Uji Tanpa perlakuan.................................

53 Tabel 4.1. Komposisi Paduan Aluminium....................................................

16 Tabel 2.10. Sifat-Sifat Mekanik Paduan Al-Cu-Mg.......................................

Tabel 2.1. Sifat-sifat Fisik Aluminium.........................................................

15 Tabel 2.9. Sifat-Sifat Mekanis Paduan Al-Mg-Si.........................................

13 Tabel 2.8. Kekuatan Tarik Panas Paduan Al-Si-Ni-Mg…………………....

12 Tabel 2.7. Fasa Presipitasi Selama Penuaan Paduan Biner Al-Cu…………

11 Tabel 2.6. Pengaruh Unsur Paduan Pada Aluminium...................................

10 Tabel 2.5. Sifat-Sifat Mekanis Paduan Aluminium Cor...............................

10 Tabel 2.4. Klasifikasi Paduan Aluminium Tempa........................................

8 Tabel 2.3. Klasifikasi Paduan Aluminium Cor.............................................

7 Tabel 2.2. Sifat-Sifat Mekanik Aluminium...................................................

DAFTAR GAMBAR

Hal.

64 Gambar 4.3. Grafik Uji Tarik Spesimen Penyemprotan 15 hari...................

4.8. Struktur Mikro Pada penyemprotan selama 15 hari, perbesaran 200 × ..............

68 Gambar

68 Gambar 4.7. Struktur Mikro Pada Kondisi Tanpa perlakuan, perbesaran 200×..........................................................................................

4.6. Kawat dengan ukuran sebenarnya 0,13 mm dengan perbesaran 200×........................................................................

67 Gambar

66 Gambar 4.5. Grafik Perbandingan Uji tarik..................................................

65 Gambar 4.4. Grafik Uji Tarik Spesimen Penyemprotan 30 hari...................

62 Gambar 4.2. Grafik Uji Tarik Spesimen Tanpa perlakuan...........................

Gambar 2.1. Hubungan Tegangan dan Regangan Uji Tarik.........................

55 Gambar 4.1. Diagram Perbandingan Uji Tarik..............................................

54 Gambar 3.3. Benda Uji Kekerasan dan Struktur Mikro................................

52 Gambar 3.2. Benda Uji Kelelahan.................................................................

42 Gambar 3.1. Benda Uji Tarik........................................................................

41 Gambar 2.5. Retak Getas Paduan Al – Si………………………………......

40 Gambar 2.4. Retak Ductile Paduan Al – Si………………………………...

30 Gambar 2.3. Macam-Macam Bentuk Patahan...............................................

26 Gambar 2.2. Diagram S-N Untuk Logam Besi dan Bukan Besi...................

Gambar

4.9. Struktur Mikro Pada penyemprotan selama 30 hari, perbesaran 200

× ..............

69 Gambar 4.10 Penampang Patahan Lelah Tanpa perlakuan...........................

71 Gambar 4.11 Penampang Patahan Lelah Material penyemprotan selama 15 hari...............................

71 Gambar 4.12 Penampang Patahan Lelah Material penyemprotan selama 30 hari...............................

72 Gambar L.1. Alat foto mikro.........................................................................

77 Gambar L.2. Alat Uji tarik.............................................................................

77 Gambar L.3. Alat penyemprotan....................................................................

78 Gambar L.4. Alat Uji Kelelahan....................................................................

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Penelitian

Penggunaan aluminium sebagai logam setiap tahunnya adalah pada urutan kedua setelah besi dan baja,yang tertinggi diantara logam non ferro. Produksi aluminium tahunan didunia mencapai 15 juta ton per tahun pada tahun 1981. ( Surdia T,Saito S, : Pengetahuan Bahan Teknik, hal 129)

Sebagian besar belahan bumi Indonesia ini berupa lautan, sehingga kehidupan manusiapun tidak bisa lepas dari laut. Kemajuan teknologi khususnya bidang industri perkembangannya semakin pesat, tidak hanya di daratan, melainkan sudah merambah ke daerah lautan. Seperti misalnya penambangan lepas pantai, adanya kincir-kincir yang berada di tepi pantai, dan lain sebagainya. Masalah bidang industri yang berada di laut maupun di darat, sepintas hanya berbeda letak saja, akan tetapi banyak perbedaan yang sangat mendasar. Air laut mempunyai sifat korosif, sangat destruktif dan merusak,sehingga sangat mempengaruhi kemajuan industri saat ini. Dengan sifat air laut yang korosif ini, maka dicari bahan-bahan yang tahan terhadap korosi di lingkungan air laut.

Permintaan akan kebutuhan industri dalam jumlah yang cukup besar dan kualitas baik juga tentunya, menjadi tangung jawab dan motivasi manusia untuk terus dapat mengolah dan menciptakan sesuatu yang bermanfaat dari sumber daya yang ada. Khususnya pada bidang teknik yang melakukan penelitian dan lingkungan air laut maupun lingkungan yang lain. Karena dari bermacam bahan yang ada tersebut mempunyai sifat dan karakter yang berbeda-beda seperti sifat fisis, mekanik, komposisi, dan mempunyai kelebihan dan kekurangan juga tentunya.

Berdasarkan dari hal-hal tersebut, penulis akan melakukan penelitian mengenai paduan aluminium. Yang mana penelitian ini sebagai bahan tugas akhir, karena penggunaan aluminium yang semakin banyak dipergunakan dalam berbagai bidang dewasa ini. Ini disebabkan karena aluminium mempunyai sifat tahan korosi, tidak beracun, ringan, pengahantar panas yang baik dan mudah dibentuk.

Karena sifat aluminium yang tahan terhadap korosi maka diperlukan penelitian pengaruh semprotan air laut terhadap paduan aluminium. Karena penggunaan paduan aluminium yang semakin banyak. Selain dipergunakan untuk peralatan rumah tangga, aluminium banyak juga dipergunakan untuk keperluan industri diantaranya bahan untuk body pesawat terbang, mobil, kapal laut, elektronik, konstruksi dan lain sebagainya.

1.2. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh semprotan air laut terhadap sifat fisis dan mekanis pada paduan aluminium, yaitu :

1. Kekuatan tarik

2. Kelelahan

1.3. Batasan Penelitian

Dalam penelitian ini diberikan batasan-batasan masalah agar dapat terarah dan lebih sistematis. Paduan Aluminium (Al 94,038% - Si 2,733 % - Zn 1,249%) berbentuk batangan berdiameter 12 mm tanpa perlakuan, dan sebagian akan mendapat perlakuan yaitu disemprot dengan air laut dengan variasi waktu penyemprotan adalah 15 hari, dan 30 hari. Kemudian akan diuji kekuatan tariknya dengan mesin uji tarik dan kelelahan dengan uji kelelahan Rotary Bending.

BAB II DASAR TEORI Aluminium merupakan logam ringan yang mempunyai ketahanan korosi

yang baik dan hantaran listrik yang baik dan sifat-sifat yang baik lainnya sebagai sifat logam. Sebagai tambahan terhadap kekuatan mekaniknya yang sangat meningkat dengan penambahan Cu, Mg, Si, Mn, Zn, Ni, dan lain sebagainya, secara satu persatu atau bersama-sama, memberikan juga sifat-sifat baik lainnya seperti tahan korosi, ketahanan aus, koefisien pemuaian rendah dan lain sebagainya. Material ini dipergunakan di dalam bidang yang luas.

2.1. Sifat-sifat aluminium

Keunggulan aluminium dibandingkan dengan material lain dapat dilihat dari sifat-sifat yang dimilikinya, antara lain :

1. Sifat utama adalah massa jenis yang rendah, berat aluminium yang hanya sepertiga dari berat baja, berat jenis aluminium 2700 Kg/m

, sedangkan berat jenis baja sebesar 7700 Kg/m

, kekuatan tarik 90 – 120 Mpa, tegangan luluh 34 Mpa, kekerasan 23 BHN dan modulus elastisitas (E) sebesar 70000 N/mm

2 .

2. Tahan terhadap korosi (Corrosion Resistance), untuk logam non ferro dijelaskan bahwa semakin besar kerapatannya maka semakin baik daya tahan korosinya, tetapi untuk aluminium ada pengecualian. Hal ini oksigen di seluruh permukaan, selaput ini mengendalikan laju korosi dan melindungi lapisan di bawahnya.

3. Sifat mekanis (Mechanical Properties), aluminium mempunyai kekuatan tarik, kekerasan, dan sifat mekanis lain yang sebanding dengan paduan bukan besi (non ferrous alloys) lainnya, dan juga sebanding dengan beberapa jenis baja.

Penghantar panas dan listrik yang baik (Head and Electrical 4.

Conductivity), disamping daya tahan yang baik terhadap korosi, aluminium memiliki daya hantar panas dan listrik yang tinggi, daya hantar listrik aluminium murni sekitar 60 % dari daya hantar tembaga.

5. Tidak beracun (Nontoxicity), aluminium dapat digunakan sebagai bahan pembungkus atau kaleng makanan dan minuman. Hal ini disebabkan reaksi kimia antara makanan atau minuman dengan aluminium tidak menghasilkan zat beracun yang membahayakan kesehatan manusia.

6. Sifat mampu bentuk (Formability), aluminium dapat dibentuk dengan mudah, aluminium mempunyai sifat mudah untuk ditempa (Malleability) yang memungkinkannya dibuat dalam bentuk plat atau lembaran tipis.

7. Titik lebur rendah (Melting Point), titik lebur aluminium relatif rendah (660

C) sehingga sangat baik untuk proses penuangan dengan waktu peleburan relatif singkat dan biaya operasi lebih murah.

2.2. Produksi Alumina

Aluminium di produksi dari bauksit yang merupakan campuran gibbsite [Al (OH) ], diaspore [Al O(OH)] dan mineral lempung seperti kaolinit [Al Si O

(OH)

4 ]. Proses aluminium dari bauksit melalui dua tahap, yaitu :

Proses pengolahan alumina (Al a.

2 O 3 )

b. Proses Elektrolisa alumina menjadi aluminium Proses produksi dibuat dua tahap karena sedikit lebih sulit untuk memisahkan antara alumina dan bauksit.

2.2.1. Proses Pengolahan Alumina

Proses pengolahan bauksit menjadi alumina dilakukan melalui suatu rangkaian proses yang di sebut proses Bayer. Bauksit di masukkan ke dalam larutan (Na OH) dan alumina yang terdapat di dalamnya akan membentuk sodium aluminat. Setelah pemisahan sodium aluminat dari zat lainnya, lalu didinginkan secara perlahan sampai temperatur 25 C C untuk mengendapkan aluminium

─ 35 hidroksida Al (OH)

3 , kemudian Al (OH) 3 dicuci dan selanjutnya dipanaskan

sampai temperatur 110 C C untuk menghasilkan aluminium oksida ─ 120 (Al O ). Dari proses tersebut didapatkan alumina yang siap pakai.

3 Pada proses elektrolisa alumina, alumina yang telah diperoleh melalui

proses pengolahan bauksit, diproses lagi secara elektrolisa pada temperatur tinggi dengan proses Hall ─Heroult. Karena alumina mempunyai titik leleh yang tinggi

(2000

C), maka alumina tersebut dilarutkan ke dalam cairan Criolite (Na

3 Al F 6 )

(1000

C). (Sumber : Malau V : Bahan Teknik Manufaktur, Diktat Kuliah,USD Yogyakarta)

Apabila arus listrik melewatinya, alumina bermuatan positif akan tertarik ke pelapis dapur yang merupakan elektroda negatif (katoda), dan akan di dapat aluminium cair yang terkumpul di dasar dapur dan dapat di ambil bila perlu, sementara oksigen akan sampai ke anoda dan terbakar.

2.3. Aluminium Murni

Aluminium yang didapat dalam keadaan cair dengan elektrolisa, umumnya mencapai kemurnian 99,85 % berat. Dengan mengelektrolisa kembali dapat dicapai kemurnian 99,99 % berat yaitu dicapai dengan empat angka sembilan.

Tabel 2.1 Sifat-sifat Fisik Aluminium

(Sumber : Surdia T,Saito S, : Pengetahuan Bahan Teknik, hal 134) Sifat-sifat Kemurnian Al (%)

99,996 > 99,0 Massa jenis (20

C) 2,6989 2,71 Titik cair 660,2 653-657 Panas jenis (cal/g C)(100) 0,2226 0,2297 Hantaran listrik (%) 64,94

59 Tahanan listrik koefisien temperatur (

C) 0,00429 0,0115

6 -6

Koefisien pemuaian (20-100

C) 23,86 10 23 x 10 Jenis kristal, kontraksi kisi Fcc,a = 4,013kX Fcc,a = 4,04kX

Tabel 2.2 Sifat-Sifat Mekanik Aluminium

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

Sifat-sifat Kemurnian Al (%) 99,996 >99,0 75% dirol Diaging Diaging H18 ₂ dingin Kekuatan tarik (kg/mm ) 4,9 11,6 9,3 16,9 ₂ Kekuatan mulur(0,2%)(kg /mm ) 1,3 11,0 3,5 14,8

Perpanjangan (%)

48,8 5,5

5 Kekerasan Brinell

27 23 4,4

Sifat-sifat fisik dan sifat-sifat mekanik yang ditunjukkan dalam tabel 2.1 dan tabel 2.2, ketahanan korosi berubah menurut kemurnian, aluminium dengan kemurnian 99,0 % atau di atasnya dapat dipergunakan di udara selama bertahun- tahun. Hantaran listrik aluminium kira-kira 65 % dari hantaran listrik tembaga, tetapi massa jenisnya kira-kira sepertiganya sehingga memungkinkan untuk perluasan penampangnya. Oleh karena itu dapat dipergunakan untuk kabel-kabel tenaga dan bisa untuk lembaran tipis (foil). Aluminium dengan kadar 99,0 % dapat dipergunakan untuk reflektor yang memerlukan reflektipitas yang tinggi dan juga untuk kodensor elektrolitik dipergunakan aluminium dengan angka sembilan empat.

2.4. Paduan Aluminium

Penggunaan aluminium pada umumnya terbatas pada aplikasi yang tidak terlalu mengutamakan faktor kekuatan seperti penghantar panas dan listrik, perlengkapan bidang kimia, lembaran (plat) dan sebagainya. Salah satu usaha untuk meningkatkan aluminium murni adalah dengan proses pengerasan regang atau dengan perlakuan panas (heat tretment). Tetapi cara ini tidak senantiasa memuaskan bila tujuan utama adalah untuk menaikan kekuatan bahan.

Pada perkembangan selanjutnya, peningkatan kekuatan aluminium dapat dicapai dengan menambahkan unsur-unsur paduan ke dalam aluminium. Unsur- unsur paduan tersebut dapat berupa tambahan tembaga (Cu), Mangan (Mn), silikon (Si), magnesium (Mg), seng (Zn), dan lain-lain. Kekuatan aluminium paduan dapat dinaikan lagi dengan pengerasan regang atau dengan perlakuan panas. Sifat-sifat lainnya seperti mampu cor dan mampu mesin juga bertambah baik, dengan demikian penggunaan aluminium paduan lebih luas dibandingkan dengan aluminium murni.

2.4.1. Klasifikasi Paduan Aluminium

Paduan aluminium diklasifikasikan dalam berbagai standard oleh berbagai negara. Paduan aluminium diklasifikasikan menjadi dua kelompok umum yaitu : Paduan aluminium cor (cast aluminium alloys) Paduan aluminium tempa (wrought aluminium alloys)

Setiap kelompok tersebut dibagi lagi menjadi dua kategori, yaitu paduan

(non heat treatable alloys). Sistem penandaan untuk kedua kelompok paduan tersebut tercantum pada tabel di bawah ini :

Tabel 2.3 Klasifikasi Paduan Aluminium Cor

Elemen Paduan Utama Aluminium Kode/Grup

Aluminium, 99% atau lebih besar

1XX.X Tembaga (Copper = Cu)

2XX.X Silicon dgn Cu dan/atau Mg

3XX.X Silicon (Si)

4XX.X Magnesium (Mg)

5XX.X Zinc 7XX.X Tin 8XX.X Elemen lain

9XX.X

Tabel 2.4 Klasifikasi Paduan Aluminium Tempa

Elemen Paduan Utama Aluminium Kode/Grup

Aluminium, 99% atau lebih besar

1XXX Tembaga (Copper = Cu)

2XXX Manganese (Mn)

3XXX Silicon (Si)

4XXX Magnesium (Mg)

5XXX Magnesium & Silicon

6XXX Seng (Zn = Zinc)

7XXX Elemen lain

8XXX

2.4.2. Paduan Aluminium Cor

17Si – 4,5Cu- 0,6Mg

Cetakan pasir F 130 200

5,8Zn - 0,6 Mg

3 712.0

12Si – 1,3 Fe Tekanan F 160 280

1 413.0

<0,5

280 310

T6 T5 270 290

Cetakan pasir Tekanan

7Si - 0,3 Mg Cetakan pasir T6 160 230 1,5 390.0

Struktur mikro paduan aluminium cor (berhubungan erat dengan sifat-sifat mekaniknya) terutama tergantung pada laju pendinginan saat pengecoran dilakukan. Laju pendinginan ini tergantung pada jenis cetakan yang digunakan. Dengan cetakan logam, pendinginan akan berlangsung lebih cepat dibanding dengan cetakan pasir sehingga struktur logam cor yang dihasilkan akan lebih halus dan menyebabkan peningkatan sifat mekaniknya. Tabel di bawah ini memperlihatkan sifat-sifat mekanik beberapa paduan aluminium cor.

1 356.0

5 308.0 5,5 Si - 4,5 Cu Cetakan pasir F 90 150

295.0 4,5 Cu - 1 Si Cetakan pasir T6 165 250

Regangan (%)

σ (Mpa)

σ (Mpa) ^u

Perlakuan Panas ^{2 yo}

Proses Pembuatan

Komposisi Rata-rata (%)

(Sumber : Malau V : Bahan Teknik Manufaktur, Diktat Kuliah,USD Yogyakarta) Paduan

Tabel 2.5 Sifat-Sifat Mekanis Paduan Aluminium Cor

0,5Cr - 0,2Ti

Tabel 2.6 Pengaruh Unsur Paduan Pada Aluminium

(Sumber : Suroto,A.Sudibyo,b.Ilmu Logam) Mg Cu Si Zn Mn Pb

Batas getas + + + + + Daya tahan terhadap korosi
Kemampuan dituang + 0 ++ 0 0 0

Kemampuan diproses cutting
keterangan :

: Sangat meningkat ++

: Meningkat - : Menurun 0 : Tidak berpengaruh

Disamping sifat-sifat tersebut, ada beberapa sifat penting yang diperoleh dari paduan aluminium, yaitu dengan kemampuan dispersi, hal ini dengan memberikan paduan tembaga dan seng atau paduan magnesium-silisium (Mg Si

2 )

atau Magnesium-seng (Mg-Zn ) dengan demikian dapat diketahui perbedaan

antara aluminium yang dapat dikeraskan dengan aluminium yang tidak dapat dikeraskan, ini sangat penting bagi proses pengerjaan.

2.4.3. Paduan Al-Cu Paduan Al-Cu sangat jarang digunakan karena tingkat kecairannya jelek.

Paduan Al-Cu dapat di perbaiki dengan menambahkan unsur Si. Karena bahan ini

Paduan aluminium dengan kadar Cu 4,5 % memiliki sifat-sifat mekanis dan mampu mesin yang baik, sedangkan mampu cor bahan ini kurang baik.

Paduan Al-Cu-Si dengan kadar 4 – 5 % Si pada paduan dapat memperbaiki mampu cor aluminium. Paduan Al-Cu-Si biasa dipakai untuk rangka utama katup- katup. Komposisi paduan adalah :

Cu : 4,20 % Si : 4,58 % Fe : 0,14 % dan Al : sisanya

Tabel.2.7 Fasa Presipitasi Terbentuk Selama Penuaan Paduan Biner Al – Cu (Sumber : Surdia, T.Saito,S.Pengetahuan Bahan Teknik, hal.132)

Konsentrasi paduan Temperatur Penuaan (

C) 2 % Cu 3 %Cu 4 % Cu 4,5 % Cu 110 130 165 190 220 240

GP [1] θ atau dan θ

GP [2] atau GP [1]

θ dan GP [2] sesaat θ GP [2] terbatas

GP [1] GP [1]

GP [1] dan GP [2] GP[2]dan terbatas

GP [2]
θ θ
GP [1] GP [1]

θ θ θ

GP [1] GP [1]

2.4.4. Paduan Al ─Si, Al─Si─Mg dan Al─Si─Cu

Paduan Al – Si merupakan paduan aluminium yang paling banyak digunakan dengan kadar Si yang bervariasi dari 5 – 20 %. Kebanyakan paduan ini memiliki struktur mikro eutektik atau hypoeutektik (komposisi eutektik pada 12,17 % Si). Paduan ini mempunyai viskositas yang baik dan tahan terhadap korosi serta memiliki mampu cor yang baik, sehingga terutama dipakai untuk elemen-elemen mesin. Paduan ini relatif ringan, koefisien pemuaian rendah, penghantar panas dan listrik yang baik. Bila paduan ini di cor, akan mempunyai sifat mekanis rendah karena butir-butir Si cukup besar, sehingga pada saat pengecoran perlu ditambahkan natrium untuk membuat kristal halus dan memperbaiki sifat-sifat mekanisnya. Tapi cara ini tidak efektif untuk coran tebal.

Sifat-sifat mekanis paduan Al-Si dapat diperbaiki dengan menambahkan Mg, Cu, atau Mn, dan selanjutnya diperbaiki dengan perlakuan panas.

Penambahan unsur Mg (0,3 – 1 %) pada paduan Al-Si akan menghasilkan peningkatan cukup besar terhadap sifat-sifat mekanisnya. Dalam hal ini, unsur Mg meningkatkan respon terhadap perlakuan panas bahan. Peningkatan tersebut terjadi karena adanya presipitasi Mg

2 Si. Paduan 5053, 6063 dan 6061 merupakan

paduan dari sistim ini yang mempunyai kekuatan kurang baik sebagai paduan tempa dibandingkan dengan paduan-paduan lainnya, tetapi sangat liat, sangat baik mampu bentuknya pada temperatur kamar serta tahan korosi.

Tabel 2.8 Kekuatan Tarik Panas Paduan Al-Si-Ni-Mg

(Sumber : Surdia,T.Saito,S.Pengetahuan Bahan Teknik,hal.138) Paduan Perlakuan Sifat-sifat mekanik

Temp- Kekuatan Kekuatan Perpan- ratur uji

Tarik Mulur jangan (

(kgf/mm ) (kgf/mm ) (%) Alcoan 325 T6: 510-521 C,4 jam 24 39,2 32,2

8 Al-12,5Si-1,0Mg- Dicelup dingin di air, 240 11,2 7,7

30 0,9Cu- 160-174 C,6-10 jam 316 4,2 2,5

60 0,9Ni (untuk dibentuk) Penuaan 371 2,5 1,4 120 Alcoa A 132 T551: 168-174 C,14-18 24 25,2 19,6 0,5 Al-12Si-2,5Ni-1,2Mg- Jam dianil, tanpa 204 16,1 9,5 2,0 0,8Cu (untuk dicor Perlakuan perlarutan 316 7,7 3,5 8,0 cetak) Alcoa D 132 T5: 204 C,7-9jam dianil, 24 25,2 19,6 1,0 Al-9Si-3,5Cu-0,8Mg- tanpa perlakuan pelarutan 240 14,4 9,1 5,0 0,8Ni (untuk dicor 316 6,3 4,2 20,0 cetak)

371 3,9 2,8 40,0 Duralumin (paduan seri 2017) merupakan salah satu paduan populer dari aluminium dengan komposisi standard Al – 4 % Cu – 0,5 % Mg – 0,5 % Mn. Bila kandungan unsur Mg ditingkatkan sehingga komposisi standarnya berubah menjadi Al 4,5 % Cu 1,5 % Mn di namakan paduan 2024 dengan nama lamanya duralumin super.

82 6,7 6,7

5,6 14,8 28,0

11 11,9 15,5 15,5

14,8 21,8 24,6

T6 T83 19,0 24,6 26,0

95 6,3 9,5 9,5 6063 T5

16,9 21,0

15 8,4

12,6 24,6 31,6

Tabel 2.9 Sifat-Sifat Mekanis Paduan Al-Mg-Si

) Perpanjangan

(Sumber : Surdia,T.Saito,S.Pengetahuan Bahan Teknik,hal.140) Paduan Keadaan Kekuatan

Tarik (kgf/mm

) Kekuatan

Mulur (kgf/mm

(%) Kekuatan

) 6061 0 T4 T6

Geser (kgf/mm

) Kekerasan

Brinell Batas

Lelah Kgf/mm

Penambahan unsur Cu (3-5 %) pada paduan Al-Si dapat juga meningkatkan sifat-sifat mekanik paduan. Paduan Al-Si-Cu, dengan komposisi Si mendekati komposisi eutektik dapat di gunakan pada suhu tinggi dengan koefisien muai panjang relatif kecil, paduan ini banyak digunakan untuk bahan piston motor bakar (internal combustion engine)

2.4.5. Paduan Al-Mg

Paduan aluminium dengan kadar Mg sekitar 4 – 10 % mempunyai ketahanan korosi dan sifat-sifat mekanis yang baik. Paduan ini mempunyai kekuatan tarik diatas 300 Mpa, dan perpanjangan diatas 12 % setelah perlakuan panas. Paduan Al-Mg (disebut juga hidronalium) di pakai untuk bagian-bagian dari alat-alat industri kimia, kapal laut, pesawat terbang yang membutuhkan daya tahan terhadap korosi. Paduan mempunyai daya tahan sangat baik terhadap korosi dalam air laut dan udara dengan kadar garam relatif tinggi.

Komposisi dari paduan ini : Mg : 3,86 % Si : 0,18 % Mn : 0,39 % Fe : 0,29 % Cu : 0,07 % dan Al : sisanya

Paduan seri 5052 dengan 2-3 % Mg dapat dengan mudah di tempa, dirol dan di ekstrusi. Paduan 5056 merupakan paduan paling kuat dalam sistem ini, dan dipakai setelah pengerasan bila diperlukan kekerasan tinggi. Paduan 5083 dengan 4,5 % Mg setelah dianil merupakan paduan cukup kuat dan mudah di las.

127 288 295
14S
Paduan yang mengandung Cu mempunyai daya tahan jelek terhadap korosi, bila kita ingin meningkatkan ketahanan korosinya maka biasanya pada permukaan paduan tersebut dilapisi dengan aluminium murni atau paduan aluminium tahan korosi. Paduan dengan sistem ini terutama dipakai sebagai bahan pesawat terbang.

T4 302 169 27 197 95

98 280 420

190 394 490

14S (2014)

(2014)

77 323 401

51,3

T4 T36 189 478

24S (2024)

A17S (A2017)

Tabel 2.10 Sifat-Sifat Mekanik Paduan Al-Cu-Mg

77 127

127 267

70 281

183 436

17S (2017) T4

(Mpa)

(Mpa) Batas Lelah

Kekuatan Geser

Regangan (%)

Mulur (Mpa

(Mpa) Kekuatan

Kekuatan Tarik

(Sumber : Malau V : Bahan Teknik Manufaktur,Diktat Kuliah, USD Yogyakarta) Sifat-sifat mekanis Paduan Keadaan

13 127 239 295

2.4.6. Paduan Al-Mn

Mangan (Mn) merupakan unsur yang memperkuat aluminium tanpa mengurangi ketahanan terhadap korosi, dan dipakai untuk membuat paduan tahan korosi.

2.4.7. Paduan Al-Mg-Zn

Aluminium menyebabkan keseimbangan biner semu dengan senyawa antara logam MgZn kelarutannya menurun apabila temperatur turun. Paduan bersifat

keras dan getas oleh korosi tegangan. Dengan penambahan kira-kira 0,3 % Mn atau Cr, butir kristal padat diperhalus dan mengubah bentuk presipitasi serta terhindar dari retakan korosi tegangan. Paduan tersebut dinamakan ESD, duralumin super ekstra, mempunyai kekuatan tertinggi di antara paduan-paduan lainnya. Penggunaan paduan ini terutama untuk bahan konstruksi pesawat terbang. Paduan 7075 dengan komposisi :

Mg : 2,5 % Cr : 0,3 % Zn : 5,5 % Cu : 1,5 % Mn : 0,2 %

2.4.8. Paduan Aluminium Tahan Panas

Paduan Al-Cu-Ni-Mg mempunyai kekuatan konstan sampai suhu 300

C, sehingga paduan ini banyak digunakan untuk piston atau tutup silinder. Paduan Al-Si-Cu-Ni-Mg mempunyai koefisien muai rendah dan tahan suhu tinggi sehingga paduan ini banyak digunakan untuk piston.

2.5. Pengaruh Unsur Paduan Dalam Aluminium

Paduan-paduan biasanya dipakai untuk meningkatkan pengaruh positif pada aluminium tetapi memiliki pengaruh negatif juga.

1. Unsur Magnesium (Mg) Unsur magnesium memberikan pengaruh positif yaitu :

Mempermudah proses penuaan Meningkatkan kemampuan pengerjaan mesin Meningkatkan daya tahan terhadap korosi Meningkatkan kekuatan mekanis Menghaluskan butiran kristal secara efektif Meningkatkan ketahanan terhadap beban kejut / impact

Pengaruh negatif yang ditimbulkan unsur Mg : Meningkatkan kemungkinan timbulnya cacat pada hasil cor.

2. Unsur Besi (Fe) Pengaruh positif yang ditimbulkan unsur besi pada paduan aluminium :

Mencegah terjadinya penempelan logam cair pada cetakan selama proses penuangan.

Pengaruh negatif yang ditimbulkan unsur besi : Penurunan sifat mekanis

Timbulnya bintik keras pada hasil coran Peningkatan cacat porositas.

3. Unsur Seng (Zn) Pada paduan aluminium unsur seng memberikan pengaruh positif berupa :

Meningkatkan sifat mampu cor Meningkatkan kemampuan dimesin Mempermudah dalam pembentukan Meningkatkan keuletan bahan Meningkatkan kekuatan terhadap beban kejut.

Pengaruh negatif unsur seng pada paduan aluminium adalah : Menurunkan ketahanan korosi Menurunkan pengaruh baik dari unsur besi, dan bila kadar Zn terlalu tinggi dapat menimbulkan cacat rongga udara.

4. Unsur Titanium (Ti) Pengaruh positif dari unsur titanium pada aluminium adalah : Meningkatkan kekuatan hasil cor pada temperatur tinggi Memperhalus butir kristal dan permukaan Mempermudah proses penuangan.

Unsur titanium memberikan pengaruh negatif terhadap paduan aluminium : Menaikan viskositas logam cair dan mengurangi fluiditas logam cair.

5. Unsur Silikon (Si) Pengaruh positif dari unsur silicon dalam paduan aluminium adalah :

Meningkatkan daya tahan terhadap korosi Memperbaiki sifat-sifat atau karakteristik coran Menurunkan penyusutan dalam hasil coran

Pengaruh negatif yang ditimbulkan unsur Si adalah : Penurunan keuletan bahan terhadap beban kejut Hasil cor akan rapuh jika kandungan silikon terlalu tinggi.

6. Unsur Mangan (Mn) Pengaruh positif unsur mangan dalam paduan aluminium yaitu :

Meningkatkan kekuatan dan daya tahan pada temperatur tinggi Meningkatkan daya tahan terhadap korosi Mengurangi pengaruh buruk unsur besi

Pengaruh negatif yang ditimbulkan unsur mangan yaitu : Menurunkan kemampuan penuangan Meningkatkan kekerasan butiran partikel

7. Unsur Tembaga (Cu) Pengaruh positif yang ditimbulkan unsur tembaga yaitu :

Meningkatkan kekerasan bahan Memperbaiki kekuatan tarik Mempermudah proses pengerjaan dengan mesin.

Pengaruh negatif yang ditimbulkan : Menurunkan daya tahan terhadap korosi Mengurangi keuletan bahan

8. Unsur Nikel (Ni) Pengaruh positif yang ditimbulkan unsur nikel yaitu :

PENGARUH SEMPROTAN AIR LAUT TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN ALUMINIUM TUGAS AKHIR - Pengaruh semprotan air laut terhadap sifat fisis dan mekanis paduan alumunium - USD Repository