BAB II DASAR TEORI
3.5 Pembentukan Spesimen
3.6.2 Proses Aging
Pada proses aging ini menggunakan microwave milik Laboratorium Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Penelitian ini menggunakan proses perlakuan panas aging dengan empat variasi suhu yaitu 140ºC, 160ºC, 180ºC, dan 200ºC selama 7 jam. Untuk semua spesimen benda uji kekerasan dan uji tarik diberikan perlakuan panas aging dengan suhu 140ºC, 160ºC, 180ºC, dan 200ºC. Setelah suhu ruang dalam microwave mencapai suhu tersebut, lalu suhu dipertahankan selama 7 jam agar memperoleh pemanasan suhu yang merata keseluruh permukaan benda, setelah 7 jam lalu dikeluarkan dan didinginkan secara perlahan.
Alat yang digunakan dalam proses perlakuan panas aging yaitu:
- Microwave
- Alat penjepit benda uji
Adapun langkah-langkah proses aging yang dilakukan sebagai berikut:
1. Benda uji yang sudah sesuai dengan standart ASTM disiapkan.
2. Oven/microwave dan Thermokopel yang akan digunakan untuk proses aging disiapkan.
3. Benda uji dimasukkan kedalam oven/microwave.
4. Oven/microwave dinyalakan dan atur skala suhu yang telah ditentukan.
Ketika sudah pada suhu yang ditentukan, lalu mulai dihitung selama 7 jam.
5. Setelah 7 jam proses aging selesai, oven/microwave tetap nyala dan dibuka.
Benda uji dikeluarkan dan di dinginkan secara perlahan.
6. Setelah benda uji pertama dikeluarkan, benda uji yang kedua dinaikkan ke dalam oven/microwave untuk aging dengan suhu yang berbeda.
3.7 Pengujian Bahan
3.7.1 Pengujian Kekerasan Brinell
Proses pengujian kekerasan Brinell adalah sebagai berikut:
1. Benda yang akan di uji harus dipersiapkan terlebih dahulu melalui proses pemotongan, dan pengamplasan agar permukaan benda rata dan halus.
Karena syarat pengujian memakai alat uji brinell harus rata, bersih dan ketinggian yang harus sama.
2. Benda diletakkan di atas anvil, putar roda pengatur anvil, untuk gerak ke atas putar roda anvil sesuai dengan arah putaran jarum jam, bila menurunkan putar roda berlawanan jarum jam.
3. Beban dan indentor yang digunakan sesuai dengan petunjuk pada Tabel 2.7, dalam pengujian ini digunakan beban 125 kg dan diameter indentor 5 mm.
4. Anvil dinaikkan perlahan-lahan sampai benda uji menyentuh indentor, tetapi jarum jam harus berada pada angka 0 kg.
5. Penekanan dilakukan sesuai beban yang telah ditentukan yaitu 125 kg, dan ditahan selama 30 detik kemudian beban dihilangkan.
6. Penekanan dilakukan pada titik yang lain sesuai yang dibutuhkan.
7. Setelah penekanan selesai, benda uji dipindahkan dari alat uji kemudian dilakukan pengamatan dan pengukuran semua diameter bekas injakan dengan menggunakan mikroskop, hasil pengukuran tersebut dicatat untuk mencari harga atau nilai kekerasan.
3.7.2 Pengujian Tarik
Pengujian tarik dilakukan dengan tujuan untuk menentukkan sifat-sifat mekanis material yaitu kekuatan tarik dan regangan. Langkah-langkah uji tarik adalah sebagai berikut:
1. Benda uji di pasang pada penjepit atau chuck atas dan bawah pada alat uji tarik. Penjepit bawah dinaikkan dan diturunkan dengan kecepatan lambat, sehingga penjepit benda uji dalam posisi yang tepat, usahakanlah agar kedudukan dari benda uji agar bisa lurus vertikal, kemudian kedua penjepit atau chuck dikencangkan.
2. Benda uji diberi beban tarik dengan nilai yang sudah ditentukan, sehingga benda uji dapat bertambah panjang dan sampai saatnya spesimennya patah atau putus. Jika terjadi perpatahan di luar garis yang sudah ditentukan, pengujian tersebut gagal dan pengujian tersebut harus diulang dengan memakai benda uji baru.
3. Data yang didapat, dicatat selama pengujian berlangsung. Seperti pertambahan beban dan pertambahan panjang dengan interval yang telah ditentukan.
4. Hasil beban tarik maksimum dan kekuatan tarik maksimum setelah benda putus atau patah dicatat.
5. Pertambahan panjang dan regangan yang tertera pada mesin uji tarik, setelah benda uji putus atau patah dicatat.
74
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengujian
Pada penelitian ini, aluminium mempunyai kadar komposisi kemurnian 99,91% yang keaslian murninya sudah bersertifikat. Pada proses pengecoran lalu ditambahkan campuran paduan tembaga sebesar 3,5%. Setelah proses pengecoran, lalu benda uji dibentuk dan masuk pada proses perlakuan panas. Perlakuan panas yang pertama adalah proses normalizing dengan suhu 550ºC di tahan selama 1 jam, lalu didinginkan secara perlahan. Setelah itu masuk ke proses aging dengan empat variasi suhu yaitu 140ºC, 160ºC, 180ºC, dan 200ºC di tahan selama 7 jam, yang didinginkan juga secara perlahan.
Dalam penelitian ini, ada dua pengujian yang digunakan, yaitu pengujian kekerasan (Brinell) dan pengujian tarik. Setelah diperoleh data dari hasil pengujian, selanjutnya dilakukan pengolahan data dan perhitungan. Hasil pengujian yang didapatkan ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik.
4.2 Data hasil Pengujian Kekerasan (Brinell)
Pengujian kekerasan bertujuan untuk melihat pengaruh nilai kekerasan dari campuran paduan Al-Cu 3,5% yang hanya di normalizing dan juga di aging dengan variasi suhu yang berbeda, seperti keterangan pada 4.1. Pengujian kekerasan ini dilakukan dengan menggunakan metode pengujian kekerasan Brinell dengan diberi beban 125 kg di tahan selama 30 detik. Hasil perhitungan diperoleh pada tabel 4.1 dan dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.7
Adapun data hasil pengujian kekerasan dapat dilihat pada tabel 4.1 dan Gambar 4.1
Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian dengan rata-rata kekerasan Brinell Al-Cu yang tanpa
Gambar 4.1 Grafik rata-rata kekerasan Brinell Al-Cu yang tanpa aging dan diberi perlakuan aging dengan variasi suhu 140ºC, 160ºC, 180ºC, dan 200ºC selama 7 jam.
4.2.1 Pembahasan Uji Kekerasan Brinell
Pada Gambar 4.1, menunjukkan perbandingan nilai rata-rata antara hasil pengujian kekerasan Al-Cu 3,5% dengan tanpa aging dan perlakuan aging yang di beri variasi suhu 140ºC, 160ºC, 180ºC, dan 200ºC di tahan selama 7 jam. Dari grafik tersebut dapat diketahui bahwa perlakuan aging paduan Al-Cu 3,5%
mengalami peningkatan. Peningkatan perlahan-lahan naik terjadi pada suhu 140ºC, 160ºC, dan 180ºC dengan rata-rata nilai 73,73 BHN, 76,92 BHN, 83,96 BHN. Ketika suhu aging mencapai 200ºC, kekerasannya mulai mengalami penurunan sebesar 77,68 BHN.
Berdasarkan analisa diatas, dapat disimpulkan bahwa perlakuan aging dengan suhu 140ºC, 160ºC, 180ºC, dan 200ºC di tahan selama 7 jam dapat meningkatkan kekerasan. Nilai kekerasan maksimum terjadi pada suhu 180ºC, tetapi nilai kekerasan akan menurun ketika melewati suhu 200ºC. Dalam Hal ini, suhu sangat memberikan pengaruh terhadap kekerasan Al-Cu 3,5% dalam proses perlakuan aging.
4.3 Data Hasil Pengujian Tarik
Pengujian kekuatan tarik bertujuan untuk mencari nilai kekuatan tarik (σ Mpa), dan regangan (ε % ). Pengujian tarik pada benda uji Aluminium dengan aging dengan variasi suhu 140ºC, 160ºC, 180ºC, dan 200ºC selama 7 jam.
Perlakuan Material D (mm) Lo (mm) Pmax (kg) ∆L (mm) A (mm2) ε (%) σ(kg/mm2) σ (Mpa)
6,02 25 348,90 1,25 28,46 5,00 12,26 120,25
6,04 25 429,80 1,40 28,65 5,60 15,00 147,15
6,00 25 320,35 1,15 28,27 4,60 11,33 111,15
5,07 12,86 126,18
6,00 25 368,60 1,10 28,27 4,40 13,04 127,89
6,04 25 485,60 1,25 28,65 5,00 16,95 166,26
6,04 25 451,00 1,20 28,65 4,80 15,74 154,41
4,73 15,24 149,52
6,00 25 361,80 1,25 28,27 5,00 12,80 125,53
6,04 25 496,50 0,95 28,65 3,80 17,33 169,99
6,02 25 395,60 1,10 28,46 4,40 13,90 136,35
4,40 14,67 143,96
6,04 25 404,90 1,05 28,65 4,20 14,13 138,63
6,02 25 395,60 0,90 28,46 3,60 13,90 136,35
6,02 25 429,00 0,80 28,46 3,20 15,07 147,86
3,67 14,37 140,94
6,02 25 389,70 0,80 28,46 3,20 13,69 134,31
6,02 25 410,00 0,65 28,46 2,60 14,40 141,31
6,02 25 368,60 0,95 28,46 3,80 12,95 127,04
3,20 13,68 134,22
Gambar 4.2 Grafik rata-rata kekuatan tarik Al-Cu dengan tanpa aging dan diberi perlakuan aging dengan variasi suhu 140ºC, 160ºC, 180ºC, dan 200ºC selama 7 jam.
Gambar 4.3 Grafik rata-rata regangan pada Al-Cu dengan tanpa aging dan diberi perlakuan aging dengan variasi suhu 140ºC, 160ºC, 180ºC, dan 200ºC selama 7 jam.
126,18
4.3.1 Pembahasan Uji Tarik
Pada persamaan yang digunakan yaitu Persamaan 2.4 dan 2.5, didapatkan hasil data dari kekuatan tarik dan regangan dapat dilihat pada pada Tabel 4.2. Data tersebut menunjukkan nilai rata-rata dari kekuatan tarik dan regangan Al-Cu 3,5%
tanpa aging dan diberi perlakuan aging dengan variasi suhu 140ºC, 160ºC, 180ºC, dan 200ºC di tahan selama 7 jam. Pada Gambar 4.2 Grafik kekuatan tarik ini awalnya memperlihatkan kekuatan tarik pada Al-Cu dengan tanpa aging memperoleh hasil terendah yaitu 126,18 MPa. Ketika diberi aging dengan suhu 140ºC, 160ºC, 180ºC, dan 200ºC terjadi peningkatan pada nilai rata-rata kekuatan tarik. Nilai rata-rata tertinggi kekuatan tarik diperoleh pada suhu aging 140ºC dengan hasil 149,52 MPa. Namun grafik ini terjadi penurunan pada nilai rata-rata kekuatan tarik, mulai dari suhu aging 160ºC, 180ºC, dan 200ºC dengan nilai rata-rata masing-masing benda adalah 143,96 MPa, 140,94 MPa, dan 134,22 MPa
Pada Gambar 4.3 Grafik rata-rata nilai regangan ini memperlihatkan nilai regangan paling tinggi terjadi pada grafik tanpa aging dengan hasil 5,07%. Ketika diberi perlakuan aging dengan menggunakan variasi suhu 140ºC, 160ºC, 180ºC, dan 200ºC di tahan selama 7 jam terjadi penurunan regangan, yaitu dengan hasil pada perlakuan aging dengan suhu 140ºC memperoleh hasil 4,73%, pada perlakuan aging dengan suhu 160ºC memperoleh hasil 4,40%. Lalu pada perlakuan aging dengan suhu 180ºC tetap terjadi penurunan regangan dengan memperoleh hasil 3,67% kemudian diikuti dengan suhu aging 200ºC memperoleh hasil terendah yaitu 3,20%.
Dari hasil pengujian dan pengolahan data dapat disimpulkan bahwa penambahan perlakuan aging dengan 4 variasi suhu yaitu 140ºC, 160ºC, 180ºC, dan 200ºC di tahan selama 7 jam, meningkatkan nilai rata-rata kekuatan tarik Al-Cu 3,5%. Namun pada nilai rata-rata regangan Al-Al-Cu 3,5% dengan 4 variasi suhu mengalami penurunan pada nilai regangannya.
80
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Setelah dilakukan pengujian dan pengolahan data pada benda uji, dapat dibuat hasil kesimpulan, sebagai berikut:
1. Pada pengujian tarik material Al-Cu 3,5% setelah diberi perlakuan aging dengan variasi suhu 140ºC, 160ºC, 180ºC, dan 200ºC ditahan dengan waktu selama 7 jam, kekuatan tarik maksimum sebesar 149,52 MPa terjadi pada aging suhu 140ºC. Ketika suhu aging melewati 160°C kekuatan tariknya menurun.
Terjadi penurunan regangan pada material Al-Cu 3,5% yang diberi perlakuan aging dengan variasi suhu 140ºC, 160ºC, 180ºC, dan 200ºC ditahan dengan waktu selama 7 jam, berturut-turut mendapatkan hasil yaitu 4,73%, 4,40%, 3,67% dan 3,20%.
2. Pada pengujian kekerasan Brinell material Al-Cu 3,5% yang diberi perlakuan aging dengan variasi suhu 140ºC, 160ºC, 180ºC, dan 200ºC ditahan dengan waktu selama 7 jam, nilai kekerasan maksimum yang dihasilkan terjadi pada suhu aging 180ºC yaitu 83,96 BHN. Ketika suhu aging melewati suhu 200ºC, maka nilai kekerasannya menurun menjadi 77,68 BHN.
5.2 SARAN
Untuk proses penelitian lebih lanjut kedepannya memperoleh hasil yang lebih baik, disarankan untuk:
1. Sebelum melaksanakan penelitian ini, sebaiknya pengecoran dilakukan sedini mungkin dikarenakan penelitian ini memakan waktu yang agak lama.
2. Sebelum melakukan proses pengecoran ada baiknya mengetahui kandungan komposisi pada aluminium, agar pada saat pencampuran dengan paduan tambahan yang lainnya dapat dihitung dengan benar.
3. Aluminium lebih baik dipotong dengan ukuran kecil, agar pada saat pengecoran aluminium cepat mencair
4. Sebelum proses pengecoran, aluminium sebaiknnya dicuci dengan air bersih agar tidak ada kandungan lain yang masuk ke dalam paduan cor.
5. Kowi sebaiknya mempunyai moncong/bibir pada tepi atas kowi, agar penuangan cor pada cetakan lebih mudah.
6. Selama proses penelitian, diusahakan mengambil gambar/foto dari spesimen sebelum dan sesudah pengujian.
7. Pada saat proses perlakuan panas aging, sebaiknya selalu mengecek suhu saat proses aging, untuk menghindari over heating.
DAFTAR PUSTAKA
Angga, Anugerah N., 2018, Pengaruh Aging 200°C Dengan waktu 1-9 Jam Terhadap Sifat Mekanik Pada Al-Cu Remelting, Skripsi. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
Beumer, B.J.M., 1994, Ilmu Bahan Logam, MATERIALS ENGINEERING-MATERIALS, Jakarta
Ipran, Fransiskus., 2007, Pengaruh Aging Terhadap Sifat Fisis Dan Mekanis Paduan Aluminium, Skripsi. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
Malau, V., Bahan Teknik Manufaktur, Diktat Kuliah, Teknik Mesin, USD, Yogyakarta
Schey, John A., 2009. Proses Manufaktur: Introduction to Manufacturing Processes.
Smith, F. William 1995. Material Science and engineering. (Second edition). New York: Mc Graw-Hill inc.
Surdia, T. Saito, S., 1985, Pengetahuan Bahan Teknik, P.T.Pradnya Paramita, Jakarta
Suroto, A., Sudibyo, B., Ilmu Logam dan Metallurgy, ATMI, Surakarta
LAMPIRAN
Grafik hasil kekuatan tarik dan regangan dari spesimen Al-Cu 3,5% dengan aging 140°C
Grafik hasil kekuatan tarik dan regangan dari spesimen Al-Cu 3,5% dengan aging 160°C
Grafik hasil kekuatan tarik dan regangan dari spesimen Al-Cu 3,5% dengan aging 180°C
Grafik hasil kekuatan tarik dan regangan dari spesimen Al-Cu 3,5% dengan aging 200°C
Sertifikat dari hasil cek komposisi kemurnian Aluminium