Hasil Uji Keausan (Wear Test) - Spesimen Type Gating C

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

3. Spesimen Type Gating C

4.5. Hasil Uji Keausan (Wear Test)

Alat yang digunakan untuk pengujian keausan ini adalah alat uji keausan dengan standar ASTM G99-04 tipe pin on disk dengan variasi pembebanan. Keausan yang terjadi pada pengujian ini adalah Keausan Abrasif (Abrasive wear). Berikut ini adalah gambar spesimen sebelum dilakukan pengujian keausan, spesimen uji mempunyai ukuran yang sama dengan tebal (t) = 5 mm dan diameter spesimen (d) = 65 mm. Pada pengujian keausan ini kecepatan putaran (n) = 100 rpm, waktu (t) = 30 s dan pembebanan = 10 N adalah konstan. Spesimen sebelum dilakukan pengujian keausan dapat dilihat pada gambar 4.11.

Gambar 4.13 Spesimen sebelum di uji keausan

Spesimen setelah dilakukan pengujian keausan dengan putaran 100 rpm, pembebanan 10 N dan waktu pengujian 30 detik untuk semua variasi spesimen maka spesimen yang sudah diuji dapat dilihat pada gambar 4.14.

61 Gambar 4.14 diatas, terdapat jejak pada spesimen uji keausan. Jejak tersebut akibat penekanan pin yang diberi beban pada saat pengujian sehingga pin tersebut bergesek pada permukaan spesmien. Lebar jejak tersebut dapat diukur

dengan menggunakan Reflected Metallurgical Microscope dengan type Rax

Vision No.545491, MM- 10A,230V-50Hz. Dengan menggunakan alat tersebut kemudian di ukur lebar jejaknya. Lebar jejak aluminium Aluminium 356 diperkuat SiC dengan variasi gating type A pada uji keausan dapat dilihat pada gambar 4.15 berikut :

Gambar 4.15 Lebar jejak untuk Aluminum 356 diperkuat SiC pada gating type A ( pembesaran 50x)

Keterangan:

a= Lebar jejak (μm)

Lebar jejak yang dihasilkan pada raw material tidak sepenuhnya lurus, tetapi terdapat lekukan-lekukan pada jejaknya. Hal ini dikarenakan pengikisan abrasif pada aluminium 356 yang diperkuat SiC tidak merata, oleh karena adanya getaran pada pin akibat pembebanan.

Gambar 4.16 Kedalaman jejak bahan aluminium 356 diperkuat SiC pada gating type A (pembesaran 50x)

a

62 Keterangan :

b = kedalaman jejak ( μm )

Gambar 4.15 dan 4.16 menunjukkan lebar jejak dan kedalaman jejak dari Aluminium 356 diperkuat SiC pada gating type A. Lebar jejak dan kedalamannya untuk aluminium 356 diperkuat SiC pada gating type A setelah diuji dan dilihat menggunakan mikroskop optik didapat nilai rata-ratanya seperti pada tabel 4.4 berikut ini.

Tabel 4.4 Lebar jejak dan kedalaman jejak bahan aluminium 356 diperkuat SiC pada gating type A.

No Variasi Bagian Titik a ( μ m) ᾱ (μm) ᾱ (μm) Ƃ (μm)

1 Type A 1 1 1621,055 1684,165 1684,856 60,103 2 1573,686 3 1513,158 4 1834,212 5 1491,737 6 1692,105 7 2010,526 8 1736,842 2 2 1 2060,526 1978,295 2 2007,895 3 2010,528 4 1426,316 5 2094,737 6 2052,633 7 2081,621 8 2092,105 3 3 1 1473,684 1392,107 2 2463,161 3 1431,579 4 1307,895 5 1271,055 6 1650,008 7 1489,474 8 1481,579

63 Tabel 4.4 memperlihatkan hasil pengamatan lebar jejak ( gambar 4.13 ) dan kedalaman jejak ( gambar 4.14 ) terhadap spesimen uji keausan dengan menggunakan mikroskop optik pembesaran 50x.

Lebar jejak bahan Aluminium 356 pada gating type B pada uji keausan dapat dilihat pada gambar 4.17, kemudian diamati dan di ukur lebar jejaknya dengan menggunakan mikroskop optik pembesaran 50x.

Gambar 4.17 Lebar jejak untuk aluminum 356 pada gating system type B ( pembesaran 50x)

Keterangan:

a= Lebar jejak (μm)

Lebar jejak yang dihasilkan pada aluminium 356 yagn diperkuat SiC pada gating type B tidak sepenuhnya lurus, tetapi terdapat lekukan-lekukan pada jejaknya. Kedalaman jejak bahan aluminium 356 diperkuat SiC pada gating type B dapat dilihat pada gambar 4.18.

Gambar 4.18 Kedalaman jejak bahan aluminum 356 yang diperkuat SiC pada gating type B ( pembesaran 50x )

a

a ^a

64 Keterangan :

b = kedalaman jejak ( μm )

Gambar 4.18 dan 4.19 menunjukkan lebar rata – rata dan kedalaman jejak dari bahan aluminium 356 diperkuat SiC pada gating type B dapat dilihat pada tabel 4.5 berikut ini.

Tabel 4.5 Lebar jejak dan kedalaman jejak bahan Aluminum 356 diperkuat SiC pada gating type B

No Variasi Bagian Titik a (μm) ᾱ (μm) ᾱ (μm) Ƃ (μm)

1 Type B 1 1 _1457,897 1635,205 1618,629 58,969 2 1621,053 3 _1786,851 4 1660,528 5 _1652,641 6 _1636,876 7 1734,217 8 1531,579 2 2 1 1639,482 1580,925 2 1578,956 3 _1436,852 4 1355,266 5 _1502,632 6 _1357,895 7 1831,579 8 1944,737 3 3 1 1642,105 1639,756 2 1660,105 3 _2065,789 4 1918,421 5 _1205,266 6 _952,646 7 1721,085 8 _1952,632

Lebar jejak bahan dengan komposisi aluminium 356 pada gating type C pada uji keausan dapat dilihat pada gambar 4.19, kemudian diamati dan di ukur lebar jejaknya dengan menggunakan mikroskop optik pembesaran 50x.

65 Gambar 4.19 Lebar jejak untuk Aluminum 356 diperkuat SiC

pada gating type C ( pembesaran 50x)

Keterangan:

a= Lebar jejak (μm)

Jejak yang dihasilkan pada gating type C juga tidak merata. Kedalaman jejak bahan aluminum 356 diperkuat SiC pada gating type C dapat dilihat pada gambar 4.20.

Gambar 4.20 Kedalaman jejak bahan Aluminum 356 diperkuat SiC pada gating type C ( pembesaran 50x )

Keterangan :

b = kedalaman jejak ( μm )

Gambar 4.19 dan 4.20 menunjukkan lebar jejak dan kedalaman jejak dari gating type C. Lebar jejak dan kedalaman untuk aluminum 356 yang diperkuat SiC pada gating type C dapat dilihat pada tabel 4.6.

a a a

66 Tabel 4.6 Lebar jejak dan kedalaman jejak bahan Aluminum 356 yang diperkuat SiC pada gating type C.

No Variasi Bagian Titik a (μm) ᾱ (μm) ᾱ (μm) Ƃ (μm)

1 Type C 1 1 1697,368 1722,382 1269,526 56,069 2 _1657,895 3 1931,579 4 1665,798 5 1652,632 6 1942,105 7 1750,102 8 1481,579 2 2 1 1157,907 1151,323 2 1300,011 3 955,263 4 1076,316 5 960,526 6 1368,444 7 1368,421 8 1023,698 3 3 1 815,789 934,873 2 807,895 3 1028,947 4 689,474 5 1363,158 6 1057,895 7 _934,244 8 781,579

Tabel 4.6 memperlihatkan hasil pengamatan lebar jejak ( gambar 4.19 ) dan kedalaman jejak ( gambar 4.20 ) terhadap spesimen uji keausan dengan menggunakan mikroskop optik pembesaran 50x. Dilihat dari tabel 4.6 laju keausan terendah terjadi pada bagian 3 yang merupakan bagian bawah dari hasil coran Al - SiC.

Hasil pengujian keausan pada tabel 4.4, tabel 4.5 dan tabel 4.6 digunakan untuk menghitung laju keausan secara teori menurut hukum Archard dan laju keausan secara experimen. Lebar jejak pada setiap spesimen tersebut digunakan untuk menghitung panjang lintasan keausan pada hukum Archard, sehingga

67 didapatkan volume keausan teori dari bahan tersebut. Sedangkan kedalaman jejak tersebut digunakan untuk menghitung laju keausan berdasarkan eksperimen.

Berdasarkan hukum keausan Archard tentang hukum keausan (wear law) bahwa untuk menentukan laju keausan terlebih dahulu dihitung panjang lintasan dan volume keausannya. Panjang lintasan dapat dihitung melalui persamaan (4.5) setelah terlebih dahulu dihitung jari – jari lintasan. Jari – jari lintasan dapat dihitung menggunakan persamaan ( 4.4) berikut :

r = ̿

(4.4)

Dimana:

r = Jari-jari lintasan (mm)

̿ = Lebar jejak rata-rata (μm)

dp = Diameter pengujian (mm)

Berdasarkan persamaan diatas, untuk spesimen gating type A yang memiliki lebar jejak rata – rata sebesar 1684,856 μm dan diameter pengujian 50

mm maka didapat hasil perhitungannya seperti berikut ini :

r =

r = 25,84 mm

Setelah didapat hasil perhitungan untuk jari –jari lintasan, maka panjang lintasan dapat dihitung dengan persamaan ( 4.7 )

L =

^(4.5)

68 r = Jari-jari lintasan (mm)

n = Putaran (rpm) t = Waktu keausan (s) L= Panjang lintasan (m)

Berdasarkan persamaan diatas, untuk spesimen gating type A yang memiliki jari – jari lintasan sebesar 25,84 mm dan waktu putaran pengujian keausan sebesar 30 s serta kecepatan putaran selama pengujian keausan yaitu sebesar 100 rpm maka berdasarkan data – data diatas, didapat hasil perhitungannya seperti berikut ini :

L =

L = L = 8117,87 mm L = 8,118 m

Setelah didapat hasil perhitungan untuk panjang lintasan, maka volume keausan dapat dihitung dengan persamaan ( 4.6 ) berikut ini:

VT = K

(4.6)

Dimana:

VT= Volume keausan teori (mm³) K= Koefisien keausan (6,0 x ₎

W= Beban (N)

H= Kekerasan material (Pa, N/m²) L= Panjang lintasan (m)

Berdasarkan persamaan diatas, untuk spesimen gating type A yang memiliki panjang lintasan sebesar 8,118 m dan pembebanan untuk pengujian keausan yaitu sebesar 10 N serta kekerasan material sebesar 49,002 x N/m²

69 yang didapat dari hasil pengujian kekerasan. maka berdasarkan data – data diatas, didapat hasil perhitungannya seperti berikut ini :

VT = K VT = 6,0 x VT = 99,400 x _m³ VT = 99,400 mm³

Setelah didapat hasil perhitungan untuk volume keausan, maka laju keausan dapat dihitung dengan persamaan ( 4.7 ) berikut ini :

ѰT = (4.7)

Dimana :

ѰT= Laju keausan teori (mm³/s) t= Waktu keausan (s)

Berdasarkan persamaan diatas, untuk spesimen gating type A yang memiliki volume keausan sebesar 99,4 mm³ dan waktu selama pengujian keausan yaitu 30 s. Maka berdasarkan data – data diatas, didapat hasil perhitungannya seperti berikut ini :

ѰT =

ѰT = 3,31 mm³/s

Didapatlah hasil perhitungan untuk laju keausan secara teori yang berdasarkan menurut hukum keausan Archard.

70 Perhitungan laju keausan teori untuk spesimen gating type B dan C sama seperti perhitungan gating type A diatas, hanya saja yang membedakannya adalah lebar jejak rata – rata dan kekerasan material spesimen.

Ilustrasi skematis spesimen hasil uji keausan secara experimen dapat dilihat pada gambar 4.21 berikut ini.

Gambar 4.21 Skematis spesimen hasil uji keausan ( aditya 2011 )

Keterangan :

dp1 = Diamter dalam lintasan (mm) dp2 = Diameter luar lintasan (mm)

Sedangkan untuk menentukan laju keausan experimen terlebih dahulu dihitung luas lintasan dan volume keausan experimen. Luas lintasan dapat dihitung melalui persamaan ( 4.9 ) dan ( 4.10 ) setelah terlebih dahulu dihitung jari – jari luar lintasan. Jari – jari luar lintasan dapat dihitung menggunakan persamaan (4.8) berikut :

r

p2 =

r

p1 +

̿

( 4.8 )

Dimana :

r

p1 = Jari-jari dalam lintasan (mm)

r

p2 = Jari-jari luar lintasan (mm)

71 Berdasarkan persamaan diatas, untuk spesimen raw material yang memiliki lebar jejak rata – rata sebesar 1684,856 μm dan jari – jari dalam lintasan sebesar 25 mm maka didapat hasil perhitungannya seperti berikut ini :

r

p2 =

r

p1 +

̿

r

p2 = 25 mm +

r

p2 = 26,684 mm

Setelah didapat hasil perhitungan untuk jari – jari luar lintasan, maka luas dalam lintasan dan luas luar lintasan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan ( 4.9 ) dan ( 4.10 ) berikut :

A

= . r

²

(4.9)

A

= . r

²

(4.10)

Dimana :

Ap1 = Luas dalam lintasan (mm²) Ap2 = Luas luar lintasan (mm²)

Berdasarkan persamaan diatas, untuk spesimen gating system type A yang memiliki jari – jari dalam lintasan sebesar 25 mm dan jari – jari luar lintasan sebesar 26,684 mm maka didapat hasil perhitungannya seperti berikut ini :

a ) untuk luas dalam lintasan

A

= . r

²

A

= .

( 25 mm )²

A

p1 = 1962,5 mm²

b) untuk luas luar lintasan

A

= . r

²

A

= .

( 26,684 mm )²

A

p2 = 2235,79 mm²

72 Setelah didapat hasil perhitungan untuk luas dalam lintasan dan luas luar lintasan, maka volume keausan experimen dapat dihitung dengan menggunakan persamaan ( 4.11 ) berikut ini :

V

= (A

– A

). ̅

( 4.11 )

Dimana:

Vp = Volume keausan eksperimen (mm³)

̅ = Kedalaman rata-rata (μm)

Berdasarkan persamaan diatas, untuk spesimen gating system type A yang memiliki luas dalam lintasan sebesar 1962,5 mm² dan luas luar lintasan sebesar 2235,79 mm² serta kedalalaman jejak rata – rata gating system type A 123,612

μm maka didapat hasil perhitungannya seperti berikut ini :

V

= (A

– A

). ̅

V

= (

2235,79 – 1962,5) mm² . (123,612 . _{) mm}

V

P = 33,781 mm³

Setelah didapat hasil perhitungan untuk volume keausan, maka laju keausan experimen dapat dihitung dengan menggunakan persamaan ( 4.12 ) berikut ini :

Ѱp =

( 4.12 )

Dimana:

Ѱp = Laju keausan eksperimen (mm³/s) t = waktu pengujian ( s )

73 Berdasarkan persamaan diatas, untuk spesimen raw material yang memiliki volume keausan experimen sebesar 12,798 mm³ maka didapat hasil perhitungan untuk laju keausan experimen seperti berikut ini :

Ѱp =

Ѱp =1,126 mm³/s

Perhitungan laju keausan experimen untuk spesimen gating system type B dan type C sama seperti perhitungan gating system type A diatas, hanya saja yang membedakannya adalah lebar jejak rata – rata dan kedalaman jejak rata – rata spesimen.

Berdasarkan perhitungan secara teori menurut hukum keausan Archard dan perhitungan secara experimen, maka dapat diketahui laju keausan untuk gating system type A, type B dan type C dapat dilihat pada tabel 4.7 berikut ini.

Tabel 4.7 Laju keausan pada gating system type A, type B dan type C.

Bagian ᾱ ( μm ) k L (m) Vt ( mm³) Ѱt (mm³/s) Ѱp (mm³/s)

Type A _{1684,856 0,0006} _8,118 _99,400 _3,310 _1,126

Type B 1618,629 0,0006 8,105 94,761 3,320 0,930

Type C 1269,526 0,0006 8,051 92,564 3,080 0,787

Tabel 4.7 memperlihatkan hasil dari laju keausan secara teori dan secara eksperimen. Grafik laju keausan dengan variasi gating system pada bahan aluminium aluminium 356 yang diperkuat SiC berdasarkan tabel 4.7 dapat dilihat pada gambar 4.22 berikut ini.

74 Gambar 4.22 Grafik laju keausan vs Type Gating Sytem

Gambar 4.22 memperlihatkan bahwa laju keausan akan terus menurun seiring dengan penambahan tinggi gating system terhadap aluminium 356 yang diperkuat SiC. Laju keausan yang paling besar terjadi pada gating system type A yaitu sebesar 3,310 mm³/s secara teori dan secara eksperimen sebesar 1,126 mm³/s. Aluminium coran yang paling rendah laju keausannya adalah pada gating system type C yaitu sebesar 3,080 mm³/s secara teori dan secara eksperimen sebesar 0,787 mm³/s atau menurun 18 % secara teori dan menurun 23 % secara eksperimen.

SiC memiliki sifat-sifat penting seperti tahan oksidasi, tahan rayapan, kekerasan tinggi, kekuatan mekanik baik modulus young sangat tinggi, korosi baik dan tahan erosi serta berat relatif rendah ( Suparman 2010 ). Penambahan unsur Silikon karbida mempengaruhi sifat mekanik pada aluminium coran yaitu meningkatkan kekerasannya. Sehingga pada pengujian keausan ( pin on the disk ), aluminium alloys yang telah diperkuat dengan silikon karbida dapat menahan gesekan yang diakibatkan oleh pembebanan dibandingakan dengan raw material.

3,310 3,320 3,080 1,126 0,930 0,787 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000

Type A Type B Type C

L aj u K ea us an (m m ³/ s)

laju keausan teori laju keausan experimen

75 4.6. Hasil Uji Metalografi (Metallography Test)

Pengujian metalografi dilakukan untuk melihat mikrostruktur yang ada

dipermukaan spesimen. Pengujian ini menggunakan Reflected Metallurgical

Microscope dengan type Rax Vision No.545491, MM-10A,230V-50Hz. Hasil Pengujian mikrostruktur ini dilakukan untuk aluminium A356 diperkuat SiC dengan variasi gating type A dapat dilihat pada gambar 4.23 sampai 4.31.

Gambar 4.23 Foto mikro gating type A1 (pembesaran 50x dan 100x)

Gambar 4.24 Foto mikro gating type A2 (pembesaran 50x dan 100x)

Gambar 4.25 Foto mikro gating type A3 (pembesaran 50x dan 100x)

Si Al Si Al Al Si Al Si Al Si Si Al

Gambar 4.26 Foto mikro gating type B1 (pembesaran 50x dan 100x)

Gambar 4.27 Foto mikro gating type B2 (pembesaran 50x dan 100x)

Gambar 4.28 Foto mikro gating type B3 (pembesaran 50x dan 100x)

Gambar 4.29 Foto mikro gating type C1 (pembesaran 50x dan 100x)

Al Si Al Al _Al Si Si Si Al Si Si Al Al Si Si Al

Gambar 4.30 Foto mikro gating type C2 (pembesaran 50x dan 100x)

Gambar 4.31 Foto mikro gating type C3 (pembesaran 50x dan 100x)

Gambar 4.23 sampai 4.31 diatas memperlihatkan hasil pengujian mikro struktur 50x dan 100× pembesaran type gating A, type gating B dan type gating C. Hasil pengujian mikro untuk gating type A memperlihatkan permukaan aluminium Silikon berwarna gelap dengan banyak bagian dari aluminium yang

berwarna hitam yang merupakan serpihan silikon. Aluminium356 yang sejumlah

besar Silikon akan menghasilkan warna abu-abu yang gelap/dark grey

Hasil foto mikro untuk aluminium 356 yang diperkuat SiC dengan variasi gating system type B dapat dilhat pada gambar 4.26 berikut ini.

hasil pengujian mikro struktur 50x dan 100× pembesaran pada aluminium

356 diperkuat Sic dengan variasi gating system type B. Gambar 4.26

memperlihatkan bentuk coran aluminium dengan menggunakan cetakan pasir. Secara visual pada spesimen uji dapat dilihat langsung dari gambar diatas bahwa SiC terdisfersi atau tergabung diantara matrix aluminium dengan distribusi yang tidak homogen.

Hasil foto mikro untuk aluminium 356 yang diperkuat SiC dengan variasi gating system type C dapat dilhat pada gambar 4.29

Al Si Al Si Al Si Al Si

78 Hasil pengujian mikro struktur 50x dan 100× pembesaran pada aluminium 356 yang diperkuat SiC dapat terlihat bahwa silikon karbida ( SiC ) tampak berbentuk panjang tak beraturan dengan warna abu-abu sedangkan yang berwarna putih terang merupakan aluminium dan jarak molekul - molekulnya lebih dekat

Gambar 4.31 jarak antara molekulnya lebih dekat dibandingkan coran sebelumnya. Menurut Van der walls (dalam aditya dkk 2011 ) semakin dekat molekul – molekul didalam suatu material maka sifat kekerasan material tersebut semakin meningkat.

Hasil foto mikrostruktur pada spesimen – spesimen hasil coran yang dapat dilihat pada gambar 4.31 terlihat bahwa pada aluminium yang diperkuat SiC pada gating type C memiliki SiC yang lebih banyak terikat didalam matriks dibandingkan dengan spesimen lainnya.

79 BAB V

Dalam dokumen Studi Eksperimental Pengaruh Type Gating System Terhadap Mechanical Properties Dan Mikrostruktur Pada Pengecoran Aluminium A356 – SiC Menggunakan Metode Stir Casting (Halaman 83-102)