Studi Dendrite Arm Spacing (DAS) dan Akustik pada Pengecoran Perunggu 20 Sn sebagai bahan Gamelan.

(1)

(2)

(3)

(4)

Kuta, 29-30 Oktober 2015 | iii

UDAYANA UNIVERSITY PRESS

2015

SEMINAR NASIONAL

DAN TEKNOLOGI

Kuta, 29 - 30 Oktober 2015

LEMBAGA PENELITIAN DAN PENGABDIAN

KEPADA MASYARAKAT

(5)

iv | Kuta, 29-30 Oktober 2015

Ni Made Ary Esta Dewi Wirastuti, S.T., MSc. PhD Prof. Dr. Drs. IB Putra Yadnya, M.A.

Prof. Dr. Ir. I Gede Mahardika, M.S. Dr. Ni Ketut Supasti Dharmawan, SH., MHum., LLM.

Prof. Dr. drh. I Nyoman Suarsana, M.Si Prof. Dr. Ir. I Gede Rai Maya Temaja, M.P.

Ir. Ida Ayu Astarini, M.Sc., Ph.D Prof. Dr. Ir. Nyoman Gde Antara, M.Eng

Dra. Ni Luh Watiniasih, MSc, Ph.D Prof. Dr. drh. Ni Ketut Suwiti, M.Kes. Prof. Dr. Ir. I Made Alit Karyawan Salain, DEA.

Ir. I Nengah Sujaya, M.Agr.Sc., Ph.D. Ir. Ida Bagus Wayan Gunam, MP, Ph.D dr. Ni Nengah Dwi Fatmawati, SpMK, Ph.D

Dr. Agoes Ganesha Rahyuda, S.E., M.T. Putu Alit Suthanaya, S.T., M.Eng.Sc, Ph.D.

I Putu Sudiarta, SP., M.Si., Ph.D. Dr. Ir. Yohanes Setiyo, M.P. Dr. P. Andreas Noak, SH, M.Si I Wayan Gede Astawa Karang, SSi, MSi, PhD.

Dr. Drh. I Nyoman Suarta, M.Si

Udayana University Press, Lembaga Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat Universitas Udayana

2015, xli + 2191 hal, 21 x 29,7

SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015

(6)

Kuta, 29-30 Oktober 2015 | xxxi PENGARUH KETINGGIAN PANEL SURYA TERHADAP DAYA LISTRIK

UNTUK MENEKAN PEMAKAIAN ENERGI LISTRIK

Cokorde Gede Indra Partha, I Wayan Arta Wijaya ... 1417 KONTROL OMATIS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA PADA INSTALASI

PENGOLAHAN AIR LIMBAH

I Made Mataram, I Ketut Wijaya ...1425 METODE EFISIENSI TENAGA LISTRIK UNTUK MEMPERBESAR

INTENSITAS PENERANGAN

I Ketut Wijaya ...1433 PENGEMBANGAN AOE DAN LVMPADA OWNCLOUD SEBAGAI MEDIA PENYIMPANAN BERBASIS AWAN PADA SISTEM VALIDASI KARYA ILMIAH

Agus Muliantara, Ngurah Agus Sanjaya ER, I Made Widiartha, I Made Agus Setiawan ... 1438 PEMBENTUKANSPRAY ANGLE MINYAK KELAPA PADA VARIASI TEKANAN DAN

TEMPERATUR PEMANASAN AWAL

I Ketut Gede Wirawan, I Gusti Ketut Sukadana ... 1447 TRANSPORTASI DAN MANUFAKTUR

STUDI TINGKAT POLUTAN NO₂, SO₂, DAN CO PADA UDARA AMBIEN DI JALAN ARTERI KOTA MAKASSAR

Sumarni Hamid Aly, Muralia Hustim Ahmad Zubair ... 1455 PENGUKURAN KOEFISIEN ABSORPSI KOMPOSIT LIMBAH KERTAS DENGAN METODE TABUNG IMPEDANSI DUA MIKROFON

Cok Istri Putri Kusuma K., I Ketut Gede Sugita ...1463 KETAHANAN AUS GESEK KAMPAS REM BERBASIS KOMPOSIT EPOXY

DENGAN PENGUAT BUBUK BASALT

I.D.G Ary Subagia, IKT Adi Atmika, MD Parwata ...1469 REDAMAN SUARA KOMPOSIT POLYESTER BERPENGUAT SERAT TAPIS KELAPA

I Made Astika dan I Gusti Komang Dwijana ...1475 KINERJA TRAKSI KENDARAAN MIKRO HIBRIDA BERBASIS

KONTROL TORSI DENGAN CVT

I Ketut Adi Atmika, I DG. Ary Subagia ...1483 PERANCANGAN DAN PENERAPAN SISTEM KONTROL

PADA FLEXBOT ROBOT MINDTROMS NXT

I Wayan Widhiada, Cok. Gede Indra Partha ...1491 SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO GENTA DENGAN

BAHAN CETAKAN TANAH LIAT DAN GYPSUM

(7)

xxxii | Kuta, 29-30 Oktober 2015

SIFAT MEKANIS BAJA KARBON RENDAH YANG DIKARBURIZING DENGAN VARIASI MEDIA PENDINGIN

Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Dewa Made Krishna Muku ...1506 EVALUASI KINERJA FASILITAS LAPANGAN PENUMPUKAN

PETI KEMAS DI PELABUHAN JAYAPURA

Richardo E. V. Tabisu,, Sumarni H. Aly, M. Hustim ...1513 KANDUNGAN UNSUR NITROGEN DAN KARBON PADA KOMPOS DARI BAHAN BAKU SAMPAH ORGANIK YANG DICACAH DENGAN MESIN PENCACAH

I Gede Putu Agus Suryawan, I Gst. A. K. Diafari D. Hartawan,

Cok. Istri P. Kusuma Kencanawati ...1517 PERGERAKANBARANG BERBASIS MODA UDARADI WILAYAH

PEGUNUNGAN TENGAH PROVINSI PAPUA

Franky E. P. Lapian, M. Hustim, S. A. Adisasmita, M. I. Ramli ...1522 APLIKASI PROGRESI GEOMETRI TERBATAS

PADA PERANCANGAN SISTEM RASIO TRANSMISI KENDARAAN PENGGERAK RODA BELAKANG

I.G.A.K. Suriadi,I Ketut Adi Atmika, AAIA. Sri Komaladewi ...1527 PEMAKAIAN VARIAN MATERIAL PAD EVAPORATIVE COOLING S

EBAGAI UPAYA MENINGKATKAN KENYAMANAN UDARA LINGKUNGAN

Ir. Hendra Wijaksana, MSc , Dr. Ir. I Wayan Bandem Adnyana, MErg ...1535 STRATEGI KOMUNIKASI KRISIS AIRASIA

Ni Nyoman Dewi Pascarani, Dewi Yuri Cahyani 1540

ANALISIS KONFLIK KELEMBAGAAN DALAM PENYELENGGARAAN PENATAAN RUANG KAWASAN SARBAGITA

Nyoman Martha Jaya dan Ngakan Made Anom Wiryasa ...1555 RANCANGAN CAMPURANULTRA HIGH PERFORMANCE CONCRETE DENGAN

MEMANFAATKAN MATERIAL LOKAL

I Wayan Dana ...1564 KETAHANAN AUS GESEK KAMPAS REM BERBASIS KOMPOSIT EPOXY

DENGAN PENGUAT BUBUK BASALT

(8)

Kuta, 29-30 Oktober 2015 | xxxiii

TRANSPORTASI DAN MANUFAKTUR

STUDI TINGKAT POLUTAN NO₂, SO₂, DAN CO PADA UDARA AMBIEN DI JALAN ARTERI KOTA MAKASSAR

Sumarni Hamid Aly, Muralia Hustim Ahmad Zubair ...1455 PENGUKURAN KOEFISIEN ABSORPSI KOMPOSIT LIMBAH KERTAS

DENGAN METODE TABUNG IMPEDANSI DUA MIKROFON

Cok Istri Putri Kusuma K., I Ketut Gede Sugita ...1463 KETAHANAN AUS GESEK KAMPAS REM BERBASIS KOMPOSIT EPOXY

DENGAN PENGUAT BUBUK BASALT

I.D.G Ary Subagia, IKT Adi Atmika, MD Parwata ...1469 REDAMAN SUARA KOMPOSIT POLYESTER

BERPENGUAT SERAT TAPIS KELAPA

I Made Astika dan I Gusti Komang Dwijana ...1475 KINERJA TRAKSI KENDARAAN MIKRO HIBRIDA BERBASIS

KONTROL TORSI DENGAN CVT

I Ketut Adi Atmika, I DG. Ary Subagia ...1483 PERANCANGAN DAN PENERAPAN SISTEM KONTROL

PADA FLEXBOT ROBOT MINDTROMS NXT

I Wayan Widhiada, Cok. Gede Indra Partha ...1491 SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO GENTA DENGAN

BAHAN CETAKAN TANAH LIAT DAN GYPSUM

I Made Gatot Karohika, I Nym Gde Antara ...1500 SIFAT MEKANIS BAJA KARBON RENDAH YANG DIKARBURIZING

DENGAN VARIASI MEDIA PENDINGIN

Dewa Ngakan Ketut Putra Negara, I Dewa Made Krishna Muku ...1506 EVALUASI KINERJA FASILITAS LAPANGAN PENUMPUKAN

PETI KEMAS DI PELABUHAN JAYAPURA

Richardo E. V. Tabisu,, Sumarni H. Aly, M. Hustim ...1513 KANDUNGAN UNSUR NITROGEN DAN KARBON PADA KOMPOS DARI BAHAN BAKU SAMPAH ORGANIK YANG DICACAH DENGAN MESIN PENCACAH

I Gede Putu Agus Suryawan, I Gst. A. K. Diafari D. Hartawan,

Cok. Istri P. Kusuma Kencanawati ...1517 PERGERAKANBARANG BERBASIS MODA UDARADI WILAYAH

PEGUNUNGAN TENGAH PROVINSI PAPUA

(9)

xxxvi | Kuta, 29-30 Oktober 2015

SISTEM INFORMASI GEOGRAFIS PRODUK PERTANIAN DI KABUPATEN BADUNG BERBASISWEB MOBILE

Adi Purnawan ...1697 EFEKTIFITAS METODE KALKULATOR JARI (KEJAR) DALAM MENINGKATAN

KEMAMPUAN PERKALIAN SISWA SD

Ni Luh Putu Suciptawati, I Nyoman Widana, Ni Made Puspawati, Ni Made Asih ...1701 PEMANFAATANINSTANT MESSAGINGSEBAGAI

MEDIA ALTERNATIF AKSES INFORMASI KAMPUS (STUDI KASUS PADA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA)

I Made Arsa Suyadnya, Widyadi Setiawan ...1707 REKONSTRUKSI ARSITEKTUR BALI AGA - UMAH

DI DESA BUNGAYA, KECAMATAN BEBANDEM KABUPATEN KARANGASEM - BALI

A. Ayu Oka Saraswati, Nyoman Surata ...1715 IDENTIFIKASI ARSITEKTUR RUMAH TINGGAL MASYARAKAT

BALI AGA DI DESA PAKRAMAN ASAK, KARANGASEM

I Nyoman Susanta ...1722 STUDIDENDRITE ARM SPACING (DAS) DAN AKUSTIK

PADA PENGECORAN PERUNGGU 20% SN SEBAGAI BAHAN GAMELAN

I Ketut Gede Sugita, Ketut Astawa ...1731 RANCANG BANGUN PENGOLAH AKSARA LATIN

MENJADI AKSARA BALI DALAM WEBSITE BERITA

Putu Wira Buana ...1737 PERKEMBANGAN BENTUK DAN TATA RUANG

RUMAH TINGGAL TRADISIONAL DI DESA ADAT PENGOTAN KECAMATAN BANGLI, BANGLI (STUDI DOKUMENTASI DAN INVENTARISASI ARSITEKTUR BALI AGA)

A A Gde Djaja Bharuna S, I Made Widja I B Joni Mantara I Pt Adi Sumar Bawa ... 1744 PENGARUH PEMASANGAN RING PADA

PERMUKAAN SILINDER TERHADAPDRAGDENGAN VARIASI JARAK ANTAR RING

Si Putu Gede Gunawan Tista, I Made Astika, Ainul Ghurri ... 1752 APLIKASI DAN PELATIHAN SATU ALAT TIGA FUNGSI SEBAGAI BLENDER, PENGUPAS KULIT ARI KACANG TANAH DAN MIXER DENGAN KAPASITAS 1 KG DI DESA

BUNGBUNGAN, BANJARANGKAN, KELUNGKUNG

Ketut Astawa, I Ketut Sudarsana, Hendra Wijaksana, I Putu Lokantara ...1758 STUDI SIFAT CAMPURANASPHALT CONCRETE WEARING COURSE (AC-WC) DENGAN BAHAN UTAMA BONGKARAN ASPAL BETON LAMA DANAUTOCLAVED AERATED

CONCRETE (AAC) SEBAGAI FILLER

(10)

Kuta, 29-30 Oktober 2015

| 1731

STUDIDENDRITE ARM SPACING (DAS) DAN AKUSTIK

PADA PENGECORAN PERUNGGU 20% SN SEBAGAI BAHAN GAMELAN

I Ketut Gede Sugita1)_{, Ketut Astawa}1)

Jurusan Teknik Mesin,Fakultas Teknik Universitas Udayana, Bali-Indonesia

Bukit Jimbaran (0361) 703321

email; sgita_03@yahoo.com

ABSTRAK

Perunggu khusunya (tin bronze) banyak digunakan sebgai bahan instrumen musik tradisional seperti

gamelan, simbal maupun lonceng. Proses pengecoran menjadi bagian proses yang sangat penting dalam

!"#$%&%'()%"!*%'+(,-./!/( !"#!0$%'(1/.*2324(5%&2.'6("!-$ %0%'(#%)2%'(7%')(&!- !'&2')(3%*%"( -./!/ !')!5.-%',!'!*2&2%'( 2'2( 32-%'5%')( $'&$0( "!')0%82( ( 9%-2%/2( *%8$( /.*2324(0%/2( %3%( -./!/( !')!5.-%'

perunggu konvensional sebagai bahan gamelan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui variasi

dendrite arm spacing (DAS) terhadap karateristik akustik perunggu.

Komposisi perunggu timah putih yang dipilih adalah Cu–20Sn karena paduan ini sering digunakan

/!#%)%2(#%:%'()%"!*%';(<%-2%/2(*%8$(/.*2324(0%/2(323!/%2'(3!')%'("!"9%-2%/20%'(&!" !-%&$-(5!&%0%'(3%'

_C

Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan temperatur tuang berpengaruh pada penurunan

laju pembekuan yang berdampak pada semakin lama waktu pembekuan. Perbedaan laju pembekuan

berpengaruh pada bentuk struktur mikro dan bentuk dendrite yang terbentuk. Ukuran dendrite berpengaruh

pada sifat mekanik dan akustik perunggu.

Kata kunci=(/&-$0&$-("20-.;(3!'3-2&!;(/.*2324(5%&2.'

ABSTRACT

Tin bronze is widely used as materials of traditional musical instruments such as gamelan, cymbals and

bells. The casting process becomes part of a very important process in the manufacture of gamelan. The

/.*2324(5%&2.'( -.5!//(2/(%'(2" .-&%'&( %-&(.>(&:!(5%/&2')( -.5!//+(?:2/(/&$37(@%/(3!/2)'!3(&.(2'9!/&2)%&!(&:! !>>!5&(.>(/.*2324(5%&2.'(-%&!(.'(&2'(#-.'A!(%/(%("%&!-2%*()%"!*%'(+(?:2/(/&$37(%2"/(&.(3!&!-"2'!(&:!(!>>!5&(.>

dendrite arm spacing forms (DAS) on mechanical and acoustic characteristics of bronze.

Tin bronze composition 20Sn were selected in this recearch, because these alloys are often used as

)%"!*%';(?:!(9%-2%&2.'(.>(/.*2324(5%&2.'(-%&!((@!-!(3!/2)'!3(#7(9%-72')(#!&@!!'(&:!( .$-2')(&!" !-%&$-!

and moulding temperature. The commercial pure copper and tin were melted in crucible furnace at

temperature 1000, 1100 and 1200

C. The molten metal was casted in permanent molds which have

temperature 400

C.

?:!(-!/$*&/(.>(&:2/(-!/!%-5:(2'325%&!(&:%&(3!5-!%/!3( .$-2')(&!" !-%&$-!(%>>!5&!3(.'(/.*2324(5%&2.'(-%&!(&:%& 5%$/!3(&.(-!3$5!(&:!(/.*2324(5%&2.'(&2"!+(?:!(32>>!-!'5!(.>(/.*2324(5%&2.'(-%&!(:%9!(!>>!5&!3(.'(&:!(/:% !

dendrite forms (DAS). The size of dendrite effect on mechanical properties and acoustical of bronze

B!7(@.-3/C"25-./&-$5&$-!;(3!'3-2&!;(/.*2324(5%&2.'

1. PENDAHULUAN

Tin bronze

dengan komposisi 80%Cu- 20% Sn umumnya digunakan untuk bahan instrumen musik seperti

bell,

gamelan, karena paduan ini memiliki sifat mekanis yang baik, stabil dalam kondisi temperatur ruang, sifat akustik yang baik yaitu dapat menghasilkan suara yang panjang (

low damping vibration

) (Lisovskii, dkk., 2007 dan Hosford, 2005).

(11)

1732

| Kuta, 29-30 Oktober 2015

Umumnya produk alat musik yang berbahan perunggu seperti gong, lonceng, dibuat dengan proses pengecoran. Salah satu parameter penting dalam proses pengecoran adalah proses pembekuan (/.*2324(5%&2.') yaitu proses perubahan fase cair ke fase padat. Laju pembekuan (/.*2324(5%&2.'(-%&!) mempengaruhi stuktur mikro seperti

grain size

dan

dendrite arm spacing

(DAS). Perubahan struktur mikro berpengaruh langsung terhadap sifat mekanis dan akustik hasil coran.

!"!#$%$& %!'!()*)$'& +,()-.&/$+)& *!($0& -)($/1/$'& %$-$& "!"!#$%$& 2$*!#)$(& +!%!#*)& 2$*!#)$(& "!+)& 3,#

(Seach, dkk.,1998), material besi cor ductile (Hemanth, dkk., 2000), paduan timah hitam dan timah putih, paduan solder timah (Shen, dkk., 2006), yang pada umunya membahas hubungan struktur mikro dan sifat

2!/$')+4&5!6$10&)')&%!'!()*)$'&*!'*$'7&%!'7$#10&+,()-).&/$+)&*!#0$-$%&+)8$*&2!/$')+&-$'&$/1+*)/

tin bronze

khususnya pada komposisi paduan untuk bahan instrumen musik (gamelan) belum diteliti. Penelitian ini mengkaji pengaruh laju pembekuan terhadap Dendrite arm spacing (DAS), sifat mekanis dan sifat akustik khususnya.

2. Metode Penelitian

Paduan yang digunakan perunggu timah putih 20%

wt.

Sn. Paduan murni (

pure commercial

) dilebur pada dapur peleburan (

crucible furnace

) hingga temperatur 1000o_{C, 1050}o_{C, 1100}o_{C. Logam cair dituang}

pada cetakan logam dengan ukuran 250 x 55 x 15 mm yang mendapat pemanasan awal (

preheat

) pada temperatur 200o_{C, Bilet hasil coran di}

machining

_{untuk spesimen uji tarik, kekerasan dan}

damping capacity

Spesimen dengan ukuran diameter 30 mm dan tebal 8 mm dipreparasi untuk spesimen struktur mikro untukmengamati SDAS. Spesimen dietsa dengan larutan 10% HNO3+90 % alkohol. Pengujian

damping

capacity

menggunakan metode getaran bebas batang dan perhitungan

damping capacity

menggunakan metode

logarithmic decrement

1. Data

2. Karateristik DAS

9$2"$#&:&;1"1'7$'&<$61&+,()-).&/$+)&*!#0$-$%&1/1#$'&=>5

9$2"$#&:&2!'1'61//$'&01"1'7$'&($61&+,()-).&/$+)&*!#0$-$%&1/1#$'&5=>5&+*#1/*1#&2)/#,&%$-1$'

perunggu 20%

wt.

5'4&;1"1'7$'&?$'7&*!#6$-)&#!($*)8&()')!#4&5!2$/)'&"!+$#&($61&+,()-).&/$+)&2$/$&1/1#$'

SDAS yang tebentuk semakin kecil, yang berarti bahwa ukuran struktur mikro yang terbentuk semakin rapat ataupun bentuk dendrie yang semakin halus.

1. Kekuatan Tarik

Gambar 2 menunjukkan pengaruh temperatur tuang terhadap kekuatan tarik perunggu Cu-20%

wt.

Sn. Temperatur tuang yang digunakan adalah 1000o_{C, 1050}o_{C, 1100}o_{C. Kekuatan tarik memiliki}

kecenderungan menurun seiiring dengan meningkatnya temperatur tuang. Kekuatan tarik rata-rata paduan adalah 250.24 MPa, 181,74 MPa dan 174.07 MPa, secara berurutan untuk variasi temperatur tuang 1000o_C,

(12)

Kuta, 29-30 Oktober 2015

| 1733

Gambar 3 Pengaruh temperatur tuang terhadap kekuatan tarik

3.3 Kekerasan Vickers

Gambar 4 menunjukkan pengaruh temperatur tuang terhadap kekerasan Vickers pada variasi temperatur tuang. Kecendrungan nilai rata-rata kekerasan menurun seiiring dengan meningkatnya temperatur tuang. Kekerasan rata-rata paduan adalah: 201,07 VHN, 201,16 VHN, dan 200,31 VHN secara berurutan untuk variasi temperatur tuang 1000o_{C, 1050}o_{C dan 1100}o_C.

Gambar 4 Pengaruh temperatur tuang terhadap kekerasan Vickers

3.4 Karateristik Akustik

Damping capacity

9$2"$#&@&2!'1'61//$'&7#$.&/

time domain respons

bilah perunggu ketika bilah tersebut digetarkan.

9#$.&/&*!#+!"1*&2!'1'61//$'&"!+$#$'

damping capacity

masing-masing paduan dan perlakuannya.

Damping

capacity

merupakan ukuran kemampuan paduan untuk melepaskan energi selama benda tersebut bergetar. Perhitungan

damping capacity

menggunakan metode

logarithmic decrement

. Hasil perhitungan

damping

capacity

&-)%(,*&-$($2&7#$.&/&%$-$&9$2"$#&A4&B!2%!#$*1#&*1$'7&%$-$&%#,+!+&%!'7!3,#$'&"!#%!'7$#10&%$-$

damping capacity

paduan perunggu. D

amping capacity

memiliki kecenderungan meningkat seiring dengan meningkatnya temperatur tuang.

Damping capacity

paduan paduan Cu-

20 % wt. Sn

adalah 0.239%, 0.221% dan 0.249%,secara berurutan pada variasi temperatur tuang 1000o_{C, 1050}o_{C dan 1100}o_C.

(13)

1734

| Kuta, 29-30 Oktober 2015

Gambar 5Time domain respons paduan

Gambar 6 Pengaruh temperatur tuang terhadapdamping capacity

1. Pembahasan

<$61&+,()-).&/$+)&-)%!'7$#10)&,(!0&C$#)$+)&7#$-)!'&*!2%!#$*1#&$'*$#$&(,7$2&3$)#&-!'7$'&*!2%!#$*1# 3!*$/$'4&D!#"!-$$'&($61&+,()-).&/$+)&"!#%!'7$#10&%$-$&"!'*1/&+*#1/*1#&2)/#,&?$'7&-)0$+)(/$'4& !'*1/&=>5 ?$'7&-)0$+)(/$'&"!#*$2"$0&"!+$#&-)$/)"$*/$'&,(!0&($61&+,()-).&/$+)&?$'7&+!2$/)'&#!'-$04&E/1#$'&5=>5

memiliki kecendrungan menurun seiring dengan meningkatnya laju pembekuan yang disebabkan karena sedikit waktu yang tersedia untuk difusi partikel inti (Askeland, 1984, dan Campbell, 2003). Selama proses pembekuan temperatur cetakan meningkat akibat transfer panas dari logam cair ke cetakan. Cetakan menyerap panas yang dilepas oleh logam cair kemudian melepaskan ke sekeliling. Peningkatan panas pada cetakan akan menurunkan gradien temperatur logam cair dengan

interface

sehingga laju pembekuan

(14)

Kuta, 29-30 Oktober 2015

| 1735 terhambat dan waktu yang tersedia untuk pembekuan secara komplit semakin lama. Penelitian laju

+,()-).&/$+)&%$-$&2$*!#)$(&"1/$'&%!#1'771&617$&-)$2$*)&"$0F$&C$#)$+)&"!'*1/&+*#1/*1#

dendrite

dipengaruhi

,(!0& C$#)$+)& /!3!%$*$'& +,()-).&/$+)& -$#)& -)'-)'7& 3!*$/$'& 0)'77$& /!& -$($2& 3!*$/$'4GH$%($'I& -//4I& JKKLI

Halvaee dan Talebi, 2001). Makin tinggi laju pendinginan (

cooling rate

), struktur mikro yang terbentuk semakin halus dan radius ujung

dendrite

akan semakin runcing (Stefanescu dan Ruxanda, 2004).Kekuatan

*$#)/& GEB5M& +!2$/)'& 2!')'7/$*& +!)#)'7& -!'7$'& ($61& +,()-).&/$+)& 2!')'7/$*I& '$21'& 2!2)()/)& 01"1'7$'

terbalik dengan SDAS. Gambar 11 menunjukkan pengaruh SDAS terhadap sifat mekanis khususnya kekuatan tarik paduan. Makin kecil SDAS yang terbentuk maka sifat kekuatan tarik semakin meningkat Mikrostruktur yang dihasilkan akibat proses pembekuan berpengaruh langsung pada sifat mekanis paduan. (Hemanth, 2000, Shen, dkk.

.

2006, Zhang, dkk., 2008). Laju pembekuan yang tinggi menghasilkan sifat mekanis yang lebih baik dibandingkan dengan sifat mekanis yang dihasilkan dengan laju pembekuan yang lebih rendah. Struktur yang lebih halus terbentuk pada laju pembekuan yang tinggi. Butiran halus ini akan membentuk banyak batas butir yang mampu menghambat gerakan dislokasi sehingga meningkatkan kekuatan paduan (Askeland,1994).

Damping capacity

merupakan kemampuan paduan untuk melepaskan energi elastis ketika paduan tersebut mendapatkan impuls getaran. Menurut De Silvia, (1999)

damping capacity

paduan (

internal

damping

) salah satunya dipengaruhi oleh cacat mikrostruktur seperti batas butir dan

impurities.

Porositas disebabkan oleh dua sumber yaitu: penyusutan dan gas yang terjebak selama pembekuan. Umumnya paduan memiliki densitas yang lebih tinggi dalam keadaan padat dibanding keadaan cair sehingga terbentuk

shrinkage porosity

pada pembekuan. Pengisian saluran yang mengakibatkan aliran turbulen menjebak gas-gas dan membentuk porositas. Bentuk cacat berupa lubang porous akibat penyusutan antar muka

dendrite

yang tidak seimbang.

Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa; perbedaan temperatur tuang dan temperatur cetakan pada proses pengecoran berpengaruh terhadap laju pembekuan. Laju pembekuan berpengaruh terhadap struktur mikro yang dihasilkan. SDAS yang semakin kecil berpengaruh terhadap peningkatan sifat mekanik yaitu kekuatan tarik dan kekerasan. Peningkatan kekerasan material berpengaruh pada penurunan damping capacity perunggu.

Ucapan Terimakasih

Ucapan terimakasih yang sangat dalam penulis sampaikan kepada DIKTI melalui LPPM Universitas Udayana yang telah membiayai penelitian ini. Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada segenap pihak yang membantu kelancaran penelitian ini

DAFTAR PUSTAKA

Askeland, D.R., 1984, The Science and Engineering of Materials

,

University of Misouri-Rolla, California, USA.

ASTM, E 1876-01, 2002, Standard Test Method for Dynamic Young, Shear Modulus, and Poisson’s Ratio by Impulse Excitation of vibration, ASTM International.

Favstov, Yu. K., Zhravel, L.V, Kochetkova, L.P., 2003, Structure and Damping Capacity of Br022 Bell Bronze, Journal Metal science and Heat treatment, Vol.45, pp. 449-451.

Campbell, J., 2000, The Concept of Net Shape for Casting, Material Design, 21, pp. 373 380. De Silva, C.W, 2000, Vibration Fundamental and Practice, Boca Raton London, CRC Press

Han, J.M., Han, Y.S., You, S.Y., Kim, H.S., 1997, Mechanical Behaviour of a New Dispersion–Strengthened Bronze, Journal of Materials Science, 32, 6613-6618

Halvaee, A.dan Talebi, A., 2001, Effect of Process Variables on Microstructure and Segregation in Centrifugal Casting of C92200 Alloy, Journal of Materials Processing Technology 118, pp 123– 127.

(15)

1736 | Kuta, 29-30 Oktober 2015

Hemanth, J., 2000, Effect of Cooling Rate on Dendrite Arm Spacing (DAS), Eutectic Cell Count (ECC) and Ultimate Tensile Strength (UTS) of Austempered Chilled Ductile iron, Materials and Design 21 pp 1-8.

Lisovskii, V.A., Lisovskaya.O.B, Kochetkova,L.P., Favstov, Y.K., 2007, Sparingly Alloyed Bell Bronze with Elevated Parameters of Mechanical Properties, Journal Metal Science an Heat Treatment, vol 49, pp 232-235.

Seah,K.H, Hemanth,J, Shar-ma, S.C, 1998, Effect of the Cooling Rate on the Dendrite Arm Spacing and the Ultimate Tensile Strength of Cast Iron, Journal of Material science 33 pp 23 – 28

Stefanescu, D.M.and Ruxanda, R., 2004, Fundamentals of Solidification, Metallography and Microstructures, ASM Handbook Vol 9, pp. 71–92.

Zhang,L,Y, Jiang, Y,H, Ma, Z, Shan, S.F, Jia,Y.Z, Fan, C.Z, Wang, W.K, 2008 Effect of Cooling Cate on Solidified Microstructure and Mechanical Properties of Aluminium-A356 Alloy, Journal of Materials Processing Technology 2 0 7 pp 107–111.

(1)

STUDIDENDRITE ARM SPACING (DAS) DAN AKUSTIK PADA PENGECORAN PERUNGGU 20% SN

SEBAGAI BAHAN GAMELAN I Ketut Gede Sugita1)_{, Ketut Astawa}1)

Jurusan Teknik Mesin,Fakultas Teknik Universitas Udayana, Bali-Indonesia

Bukit Jimbaran (0361) 703321

email; sgita_03@yahoo.com

ABSTRAK

Perunggu khusunya (tin bronze) banyak digunakan sebgai bahan instrumen musik tradisional seperti

gamelan, simbal maupun lonceng. Proses pengecoran menjadi bagian proses yang sangat penting dalam

perunggu konvensional sebagai bahan gamelan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui variasi

dendrite arm spacing (DAS) terhadap karateristik akustik perunggu.

Komposisi perunggu timah putih yang dipilih adalah Cu–20Sn karena paduan ini sering digunakan /!#%)%2(#%:%'()%"!*%';(<%-2%/2(*%8$(/.*2324(0%/2(323!/%2'(3!')%'("!"9%-2%/20%'(&!" !-%&$-(5!&%0%'(3%'

_C

Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan temperatur tuang berpengaruh pada penurunan

laju pembekuan yang berdampak pada semakin lama waktu pembekuan. Perbedaan laju pembekuan

berpengaruh pada bentuk struktur mikro dan bentuk dendrite yang terbentuk. Ukuran dendrite berpengaruh

pada sifat mekanik dan akustik perunggu.

Kata kunci=(/&-$0&$-("20-.;(3!'3-2&!;(/.*2324(5%&2.'

ABSTRACT

Tin bronze is widely used as materials of traditional musical instruments such as gamelan, cymbals and

bells. The casting process becomes part of a very important process in the manufacture of gamelan. The

dendrite arm spacing forms (DAS) on mechanical and acoustic characteristics of bronze.

Tin bronze composition 20Sn were selected in this recearch, because these alloys are often used as

)%"!*%';(?:!(9%-2%&2.'(.>(/.*2324(5%&2.'(-%&!((@!-!(3!/2)'!3(#7(9%-72')(#!&@!!'(&:!( .$-2')(&!" !-%&$-!

and moulding temperature. The commercial pure copper and tin were melted in crucible furnace at

temperature 1000, 1100 and 1200

C. The molten metal was casted in permanent molds which have

temperature 400

C. dendrite forms (DAS). The size of dendrite effect on mechanical properties and acoustical of bronze

B!7(@.-3/C"25-./&-$5&$-!;(3!'3-2&!;(/.*2324(5%&2.'

1. PENDAHULUAN

Tin bronze

dengan komposisi 80%Cu- 20% Sn umumnya digunakan untuk bahan instrumen musik

seperti

bell,

gamelan, karena paduan ini memiliki sifat mekanis yang baik, stabil dalam kondisi temperatur

ruang, sifat akustik yang baik yaitu dapat menghasilkan suara yang panjang (

low damping vibration

) (Lisovskii, dkk., 2007 dan Hosford, 2005).

(2)

Umumnya produk alat musik yang berbahan perunggu seperti gong, lonceng, dibuat dengan proses pengecoran. Salah satu parameter penting dalam proses pengecoran adalah proses pembekuan (/.*2324(5%&2.') yaitu proses perubahan fase cair ke fase padat. Laju pembekuan (/.*2324(5%&2.'(-%&!) mempengaruhi stuktur

mikro seperti

grain size

dan

dendrite arm spacing

(DAS). Perubahan struktur mikro berpengaruh langsung

terhadap sifat mekanis dan akustik hasil coran.

!"!#$%$& %!'!()*)$'& +,()-.&/$+)& *!($0& -)($/1/$'& %$-$& "!"!#$%$& 2$*!#)$(& +!%!#*)& 2$*!#)$(& "!+)& 3,#

2!/$')+4&5!6$10&)')&%!'!()*)$'&*!'*$'7&%!'7$#10&+,()-).&/$+)&*!#0$-$%&+)8$*&2!/$')+&-$'&$/1+*)/

tin bronze

2. Metode Penelitian

Paduan yang digunakan perunggu timah putih 20%

wt.

Sn. Paduan murni (

pure commercial

) dilebur

pada dapur peleburan (

crucible furnace

) hingga temperatur 1000o_{C, 1050}o_{C, 1100}o_{C. Logam cair dituang}

pada cetakan logam dengan ukuran 250 x 55 x 15 mm yang mendapat pemanasan awal (

preheat

) pada

temperatur 200o_{C, Bilet hasil coran di}

machining

_{untuk spesimen uji tarik, kekerasan dan}

damping capacity

Spesimen dengan ukuran diameter 30 mm dan tebal 8 mm dipreparasi untuk spesimen struktur mikro

untukmengamati SDAS. Spesimen dietsa dengan larutan 10% HNO3+90 % alkohol. Pengujian

damping

capacity

menggunakan metode getaran bebas batang dan perhitungan

damping capacity

menggunakan

metode

logarithmic decrement

1. Data

2. Karateristik DAS

9$2"$#&:&;1"1'7$'&<$61&+,()-).&/$+)&*!#0$-$%&1/1#$'&=>5

9$2"$#&:&2!'1'61//$'&01"1'7$'&($61&+,()-).&/$+)&*!#0$-$%&1/1#$'&5=>5&+*#1/*1#&2)/#,&%$-1$'

perunggu 20%

wt.

5'4&;1"1'7$'&?$'7&*!#6$-)&#!($*)8&()')!#4&5!2$/)'&"!+$#&($61&+,()-).&/$+)&2$/$&1/1#$'

SDAS yang tebentuk semakin kecil, yang berarti bahwa ukuran struktur mikro yang terbentuk semakin rapat ataupun bentuk dendrie yang semakin halus.

1. Kekuatan Tarik

Gambar 2 menunjukkan pengaruh temperatur tuang terhadap kekuatan tarik perunggu Cu-20%

wt.

Sn. Temperatur tuang yang digunakan adalah 1000o_{C, 1050}o_{C, 1100}o_{C. Kekuatan tarik memiliki}

kecenderungan menurun seiiring dengan meningkatnya temperatur tuang. Kekuatan tarik rata-rata paduan

(3)

Gambar 3 Pengaruh temperatur tuang terhadap kekuatan tarik

3.3 Kekerasan Vickers

berurutan untuk variasi temperatur tuang 1000o_{C, 1050}o_{C dan 1100}o_C.

Gambar 4 Pengaruh temperatur tuang terhadap kekerasan Vickers

3.4 Karateristik Akustik

Damping capacity

9$2"$#&@&2!'1'61//$'&7#$.&/

time domain respons

bilah perunggu ketika bilah tersebut digetarkan.

9#$.&/&*!#+!"1*&2!'1'61//$'&"!+$#$'

damping capacity

masing-masing paduan dan perlakuannya.

Damping

capacity

merupakan ukuran kemampuan paduan untuk melepaskan energi selama benda tersebut bergetar.

Perhitungan

damping capacity

menggunakan metode

logarithmic decrement

. Hasil perhitungan

damping

capacity

&-)%(,*&-$($2&7#$.&/&%$-$&9$2"$#&A4&B!2%!#$*1#&*1$'7&%$-$&%#,+!+&%!'7!3,#$'&"!#%!'7$#10&%$-$

damping capacity

paduan perunggu. D

amping capacity

memiliki kecenderungan meningkat seiring dengan

meningkatnya temperatur tuang.

Damping capacity

paduan paduan Cu-

20 % wt. Sn

adalah 0.239%, 0.221%

(4)

Gambar 5Time domain respons paduan

Gambar 6 Pengaruh temperatur tuang terhadapdamping capacity

1. Pembahasan

(5)

terhambat dan waktu yang tersedia untuk pembekuan secara komplit semakin lama. Penelitian laju

+,()-).&/$+)&%$-$&2$*!#)$(&"1/$'&%!#1'771&617$&-)$2$*)&"$0F$&C$#)$+)&"!'*1/&+*#1/*1#

dendrite

dipengaruhi

,(!0& C$#)$+)& /!3!%$*$'& +,()-).&/$+)& -$#)& -)'-)'7& 3!*$/$'& 0)'77$& /!& -$($2& 3!*$/$'4GH$%($'I& -//4I& JKKLI

Halvaee dan Talebi, 2001). Makin tinggi laju pendinginan (

cooling rate

), struktur mikro yang terbentuk

semakin halus dan radius ujung

dendrite

akan semakin runcing (Stefanescu dan Ruxanda, 2004).Kekuatan

*$#)/& GEB5M& +!2$/)'& 2!')'7/$*& +!)#)'7& -!'7$'& ($61& +,()-).&/$+)& 2!')'7/$*I& '$21'& 2!2)()/)& 01"1'7$'

(Hemanth, 2000, Shen, dkk.

.

2006, Zhang, dkk., 2008). Laju pembekuan yang tinggi menghasilkan sifat

mekanis yang lebih baik dibandingkan dengan sifat mekanis yang dihasilkan dengan laju pembekuan yang lebih rendah. Struktur yang lebih halus terbentuk pada laju pembekuan yang tinggi. Butiran halus ini akan membentuk banyak batas butir yang mampu menghambat gerakan dislokasi sehingga meningkatkan kekuatan paduan (Askeland,1994).

Damping capacity

merupakan kemampuan paduan untuk melepaskan energi elastis ketika paduan

tersebut mendapatkan impuls getaran. Menurut De Silvia, (1999)

damping capacity

paduan (

internal

damping

) salah satunya dipengaruhi oleh cacat mikrostruktur seperti batas butir dan

impurities.

shrinkage porosity

pada pembekuan. Pengisian saluran yang mengakibatkan aliran turbulen menjebak

gas-gas dan membentuk porositas. Bentuk cacat berupa lubang porous akibat penyusutan antar muka

dendrite

yang tidak seimbang. Kesimpulan

Ucapan Terimakasih

DAFTAR PUSTAKA

Askeland, D.R., 1984, The Science and Engineering of Materials

,

University of Misouri-Rolla, California,

USA.

ASTM, E 1876-01, 2002, Standard Test Method for Dynamic Young, Shear Modulus, and Poisson’s Ratio by Impulse Excitation of vibration, ASTM International.

Favstov, Yu. K., Zhravel, L.V, Kochetkova, L.P., 2003, Structure and Damping Capacity of Br022 Bell Bronze, Journal Metal science and Heat treatment, Vol.45, pp. 449-451.

Campbell, J., 2000, The Concept of Net Shape for Casting, Material Design, 21, pp. 373 380. De Silva, C.W, 2000, Vibration Fundamental and Practice, Boca Raton London, CRC Press

Han, J.M., Han, Y.S., You, S.Y., Kim, H.S., 1997, Mechanical Behaviour of a New Dispersion–Strengthened Bronze, Journal of Materials Science, 32, 6613-6618

Halvaee, A.dan Talebi, A., 2001, Effect of Process Variables on Microstructure and Segregation in Centrifugal Casting of C92200 Alloy, Journal of Materials Processing Technology 118, pp 123– 127.

(6)

Seah,K.H, Hemanth,J, Shar-ma, S.C, 1998, Effect of the Cooling Rate on the Dendrite Arm Spacing and the Ultimate Tensile Strength of Cast Iron, Journal of Material science 33 pp 23 – 28

Stefanescu, D.M.and Ruxanda, R., 2004, Fundamentals of Solidification, Metallography and Microstructures, ASM Handbook Vol 9, pp. 71–92.