Cetakan Pasir
3. Analisa Data dan Pembahasan
Prosiding SNTTM UH, 24 November 2020 ISBN : 978-979-18011-4-0
145
c)
Gambar 1: Material propeller a) Al7Si b)Tembaga c) Magnesium
Gambar 2: Desain Propeller (a) Desain Cetakan Pasir (b) Cetakan Pasir (c)
Setelah permukaan propeller difinishing, kemudian dilakuakan karakterisasi pada propeller untuk mengetahui sifat mekanisnya. Karakterisasi yang dilakukan adalah pengujian kekerasan pada permukaan propeller. Pengujian dilakukan menggunakan alat uji kekerasan portable. Pengujian kekerasan dilakukan pada bagian tip dan Hub masing-masing propeller. Selain pengujian kekerasan, dilkakukan juga pengamatan struktur mikro dilakukan pada babian tip dan hub pada propeller.
3. Analisa Data dan Pembahasan
3.1 Struktur Mikro
Gambar 2 adalah gambar propeller hasil pengecoran. Propeller hasil pengecoran ini kemudian diamati struktur mikronya. Dari hasil pengamtan struktur mikro (gambar 3) tidak terlihat adanya porositas pada propeller hasil pengecoran. Fasa yang terjadi pada propeller hasil pengecoran ada 3 yaitu, fasa
Untuk kedua jenis propepeller fasa yang tampak dominan adalah fase primer (α-Al). Selain fasa primer, pada kedua jenis propeller juga tampak adanya campuran eutektik dari Al-Si. Campuran eutektik Al-Si adalah campuran yang mengadung Al yang lembut sebagai matriks yang mengandung partikel Si. Pada gambar struktur mikro fasa ini berbentuk garis tipis. Jumlah campuran eutektik dalam struktur mikro tergantung pada tingkat Si. Partikel Si ini yang pada umumnya akan dapat meningkatkan tingkat kekerasan dan memperlambat laju korosi [9]
b) a)
Prosiding SNTTM UH, 24 November 2020 ISBN : 978-979-18011-4-0
146
Gambar 3: Propeller hasil pengecoran
Selain fasa primer dan fasa eutectic Al-Si, pada strktur mikro propeller dengan material Al 7Si-5% wt Mg, telihat adanya perispitat Mg2Si. Mg2Si adalah senyawa yang terbentuk ketika
magnesium bereaksi mengikat silicon.
Perispitat ini terbentuk juga terlihat cukup banyak dan tersebar merata terlihat pada bagian tip propeller Gambar 3 C) dan hub propeller Gambar 3 A). Hal ini yang kemudian mengakibatkan Aluminium sebagai logam utama menjadi lebih keras dan kuat. Sehingga dapat kita simpulkan semakin banyak unsur
paduan Mg2Si maka akan meningkatkan
kekuatan dan kekerasan logam tersebut [10]. Hal yang selaras juga dikemukakan Ming-Ze Wu dalam tulisannya bahwa kandungan Mg berkontribusi pada peningkatan fase presipitasi Mg2Si, yang meningkatkan tahanan dislokasi [11].
Gambar 4: Hub Propeller A) Al7Si-5% wt Mg B) Al7Si-3% wt Cu
Kemudian untuk struktur mikro propeller Al 7Si-3%wt Cu, terlihat juga adanya perispitat Al2Cu. Perispitat Al2Cu ini terlihat dibagian hub gambar 3(B) dan tip gambar 3(D) dengan penyebaran yang cukup merata. Al2Cu ini
terbentuk karena tembaga membentuk
intermetalik dengan Al dan terbentuk selama
proses pembekuan yang morfologinya
berbentuk seperti balok [12].Proses
pembentukan fasa ini terjadi pada temperatur 8000C. secara keseluruhan fasa Al2Cu ini dapat meningkatkan sifat mekanik. Seperti dalam [13] yang menyatakan bahwa perespitat Al2Cu pada paduan meningkatkan kekuatan dan kekerasan Hal yang sama juga dikemukakan oleh [14] yang menyatakan bahwa kehadiran presipitat presipitat Al2Cu dalam satu paduan dapat meningkatkan akan meningkatkan kekuatan paduan.
A
B
C
Prosiding SNTTM UH, 24 November 2020 ISBN : 978-979-18011-4-0 147
Gambar 5: Tip Propeller C) Al7Si-5% wt Mg D) Al7Si-3% wt Cu
3.2 Pengujian Kekerasan
Dari hasil pengujian kekerasan
menunjukkan nilai kekerasan pada bagian tip lebih tinggi dibandingkan pada bagian hub propeller. Hal ini dipengaruhi laju pendinginan yang lebih cepat pada bagian tip propeller pada saat pengecoran. Hal ini sesuai dengan hasil struktur mikro pada Gambar 4 dan 5 dimana perispitat Mg2Si dan Al2Cu terlihat lebih banyak pada bagian tip dan cenderung lebih rapat dibandingkan pada bagian hub.
Nilai kekerasan dapat dilihat pada table 1. Untuk propeller dengan material Al7Si-5% wt Mg, nilai kekerasannya 220.6 HL pada bagian Hub dan 252,4 HL pada bagian Tip. Kemudian untuk propeller dengan material Al7Si-3% wt Cu, nilai kekerasannya adalah 252 HL pada bagian Hub dan 285 pada bagian tip. Perbandingan nilai kekarasan kedua jenis propeller ini dapat dilihat pada grafik gambar 6.
Tabel 1: Nilai kekerasan propeller
Al7Si-5% wt Mg (HL) Al7Si-3% wt Cu (HL) HUB 220.6 252.4 TIP 252.4 285
Gambar 6: Grafik Nilai kekerasan Tip dan Hub Propeller
Hasil pengujian kekerasan ini sesuai dengan
beberapa penelitian sebelumnya yang
menambhakan Cu dan Mg sebagai unsur paduan pada AlSi. Pada penelitian [15] mengatakan bahwa dengan penambahan Cu pada paduan aluminium dapat memperbaiki kekuatan dan kekerasan hasil coran baik dengan atau tanpa perlakuan panas. pernyataan ini juga sesuai dengan penelitian lainnya bahwa dengan penambahan Cu dapat meningkatkan kekuatan tarik dan dan kekuatan luluh Al-Si [12].
Hal sama juga berlaku pada propeller dengan penambahan unsur Mg sebagai paduan. Penambahan Mg pada AlSi akan meningkatkan kekerasan pada Al-Si karena terjadi perispitat Mg2Si [11]. Demikian juga pada penelitian lainnya yang menambahkan Mg sebagai unsur paduan pada Al-Si memperlihatkan adanya kenaikan kekerasan pada spesimen pengujian. Hal ini berhubungan dan ukuran butir pada aluminium, dimana semakin kecil butiran aluminium, maka jarak butirannya akan semakin rapat yang mengakibatkan spesimen uji menjadi semakin keras [16]
Prosiding SNTTM UH, 24 November 2020 ISBN : 978-979-18011-4-0
148
4. Kesimpulan
1. Dari hasil pengamatan mikrostruktur, pada propeller hasil pengecoran 2 fasa dominan yang terjadi yaitu fasa primer (α-Al) dan perispitat Mg2Si untuk propeller dengan material Al7Si-5%wt Mg dan fasa primer (α-Al) perispitat Al2Cu untuk Al7Si-3%wt Cu.
2. Nilai kekerasan tertinggi berada pada bagian Tip setiap propeller. Kekerasan tertinggi berada pada Tip propeller dengan material Al7Si-3%wt Cu dengan nilai kekerasan 285 HL.
Daftar Pustaka
[1] P. DurgaNeeharika and P. S. Babu, “Design and Analysis of Ship Propeller Using FEA,” in Proceedings of
International Conference on Recent Trends in Mechanical Engineering-2K15 (NECICRTME-2K15), 2015, vol. 20, p.
21st.
[2] S. Siproni, M. Rasid, D. Seprianto, and Y. Yahya, “Pengaruh Proses Pengecoran Terhadap Sifat-Sifat Mekanis Pada Baling-Baling Perahu Motor,” Austenit, vol. 10, no. 1, 2018.
[3] Z. Wu, Y. F. Cheng, L. Liu, W. Lv, and W. Hu, “Effect of heat treatment on microstructure evolution and erosion– corrosion behavior of a nickel–aluminum bronze alloy in chloride solution,”
Corrosion Science, vol. 98, pp. 260–270,
2015.
[4] S. Zor, M. Zeren, H. Ozkazanc, and E. Karakulak, “Effect of Cu content on the corrosion of Al-Si eutectic alloys in acidic solutions,” Anti-Corrosion
Methods and Materials, vol. 57, no. 4, pp.
185–191, 2010.
[5] J. G. Kaufman and E. L. Rooy, Aluminum
alloy castings: properties, processes, and applications. Asm International, 2004.
[6] J. R. Davis, “Aluminum and aluminum alloys,” 2013.
[7] A. S. Roman, C. M. Méndez, C. E. Schvezov, and A. E. Ares,
“Electrochemical Properties of Al-Cu Alloys in Nacl Solutions,” in
Characterization of Minerals, Metals, and Materials 2015, Springer, 2015, pp.
727–734.
[8] S. Kairy, P. Rometsch, C. Davies, and N. Birbilis, “On the intergranular corrosion and hardness evolution of 6xxx series Al alloys as a function of Si: Mg ratio, Cu content, and aging condition,” Corrosion, vol. 73, no. 10, pp. 1280–1295, 2017. [9] R. P. KS, E. Siahaan, and S. Darmawan,
“Pengaruh Unsur Silikon Pada
Aluminium Alloy (Al–Si) Terhadap Sifat Mekanis Dan Struktur Mikro,” POROS, vol. 14, no. 1, pp. 49–56, 2017.
[10] F. Setyawan and D. Dwileksana, Analisis
Sifat Mekanik Dan Struktur Mikro Aluminium Paduan Al-Mg-Si Hasil Pengelasan Friction Welding Dengan Variasi Kecepatan Putar. Jember, 2014.
[11] M.-Z. Wu, J.-W. Zhang, Y.-B. Zhang, and H.-Q. Wang, “Effects of Mg content on the fatigue strength and fracture behavior of Al-Si-Mg casting alloys,”
Journal of Materials Engineering and Performance, vol. 27, no. 11, pp. 5992–
6003, 2018.
[12] B. T. Sofyan, S. Susanti, and R. R. Yusfranto, “The Role of 1 and 9 wt.% Zn in Precipitation Hardening of AA319 Aluminium,” Makara Journal of
Technology, vol. 12, no. 1, p. 8, 2008.
[13] W. Anderson, H. Rudianto, and D. Haryadi, “Pengaruh Komposisi Cu Terhadap Sifat Mekanik Dan Stuktur
Prosiding SNTTM UH, 24 November 2020 ISBN : 978-979-18011-4-0
149
Mikro Dari Pengecoran AL-SI,” Jurnal
Ilmiah Teknologi dan Rekayasa, vol. 23,
no. 2, pp. 146–154, 2020.
[14] M. D. E. Pranata, “Analisis Struktur Mikro Dan Sifat Mekanik Paduan Al 2014 Hasil Proses Aging Dengan Variasi Temperatur Dan Waktu Tahan,” Jurnal
Furnace, vol. 2, no. 1, 2016.
[15] P. R. Suherman and P. Ridwan, “Effect of Cu Addition on Microstructure, Hardness and Fluidity of Aluminium Alloy Al-10Si,” Ready Star, vol. 1, no. 1, pp. 108– 115, 2018.
[16] S. Mizhar, R. Fauzi, and others, “Pengaruh Penambahan Magnesium Terhadap Kekerasan, Kekuatan Impak Dan Struktur Mikro Pada Aluminium Paduan (Al-Si) Dengan Metode Lost Foam Casting,” MEKANIK: Jurnal
Prosiding SNTTM UH, 24 November 2020 ISBN : 978-979-18011-4-0
150