sebagai sudu kincir angin yang terdapat pada lingkungan pantai. Dikarenakan peneliti tertarik saat membaca salah satu berita, mengatakan peningkatan penggunaan listrik dan pemerintah akan mengadakan proyek pembangkit listrik 35.000 megawatt. Alternatif logam paduang yang dipilih adalah Al-Si-Cu yang masing masing logam mempunyai tujuannya masing masing. Aluminium memiliki sifat yang ringan mudah dibentuk, dan silicon memiliki sifat yang tahan korosi sedangkan sifat dari tembaga adalah ulet. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui pengaruh penambahan 8,5Si dan 4%Cu pada massa jenis, perubahan massa dan kekuatan tarik aluminium.
Proses pengecoran dari aluminium kondisi awal dan aluminium paduan 8,5%Si dan 4%Cu sebagai mengawali penelitian. Seletah proses pengecoran selesai logam ini mengalami proses pembentukan spesimen. Spesimen yang dibentuk untuk pengujian kekuatan tarik menurut standar ASTM A370, dengan spesimen memiliki panjang ukur 25 mm dan diameter ukur 6,25 mm. setelah itu spesimen ada yang tidak dikorosi atau 0 bulan ada yang dikorosi sampai 4 bulan. Pengkorosian dilakukan di pinggir Pantai Pelangi, Bantul, Yogyakarta. Dan setiap bulanya tiga spesimen diambil untuk di catat perubahan massa dan diujian kekuatan tarik
Pengaruh penambahan 8,5%Si-4%Cu meningkatnya massa jenis sebesar 4% dari spesimen aluminium kondisi awal, yang awalnya 2674,59 gr/dm3 menjadi 2782,50 gr/dm3. Pada kekuatan tarik spesimen paduan Al-8,5%Si-4%Cu meningkat 32% dari spesimen aluminium kondisi awal. Rata-rata penurunan kekuatan tarik aluminium kondisi awal adalah 21,25 Mpa per bulannya dan penurunan kekuatan tarik spesimen paduan 3,90 Mpa per bulannya. Spesimen aluminium kondisi awal setelah diberikan perlakuan korosi selama empat bulan menyebabkan penurunan kekuatan tarik. Penurunannya sebesar 75,42%, sehingga pada bulan keempat menjadi 27,67 Mpa yang awalnya sebesar 112,71Mpa. Setelah diberikan pembahan 8%Si dan 4%Cu pada spesimen aluminium, memberikan hasil yang lebih baik pada nilai kekuatan tariknya. penurunannya sebesar 13% dengan bulan keempat 117,28 Mpa dan awal sebelum diberi perlakuan korosi 135,39 Mpa.
to as a propeller of windwill where is placed on the coastal environment. There is news which had already read by the researcher. It is said that there are the increased use of the electricity therefore the government would hold power plant project 35.000 megawatts. The alloy of the alternatif metal which is chosen is AL –Si-Cu. Each metal have different characteristics. Aluminium have character which it is light and easy to be transformed. The silicon have a corrosion resistant properties. Then the nature of Copper is resilent. The purpose of this reseach is to know the influence of the addition 8,5 % Si and 4% Cu on the density, the changing of massa, and the tensile strength of Aluminium
The process of the casting from the initial condition Aluminium and Aluminium alloy 8,5%Si and 4%Cu started the research. After the process of casting is done, these metals were transformed into specimen. This specimen was formed to test the tensile strength according to standard of ASTM A370. This specimen have measurement that is 25mm in length and 6,25 mm in diameter. Then both of them got treatment, one specimen is not corroded or nol month and the other was corroded during four mounth. The corrosion had done on the shore of the Rainbow, Bantul, Yogyakarta. Every months, there are three specimen was taken in order to note the changing of density and tensile strength.
The influence of the addition 8,5 % Si and 4%Cu to Aluminium produces the density increased by 4% from the initial condition of Aluminium. It was originally 2674,59 gr/dm3 into 2782,50 gr/dm3.The tensile strength of specimen is the alloy Al-8,5%Si-4%Cu had increased 32% from the initial condotion of Aluminium. The average decreased of the tensile strength of the initial condition was 21,25 Mpa per month and the decreased of the tensile strength of specimen 3,90 Mpa per month. The initial condition of specimen aluminium after was given the corrotion of treatment during four month cause the decreased of tensile strength. The decresed is amount 75,42% therefore the initial condition which is 112,71Mpa becomes 27,67Mpa during four month. After the treatment was given which is addition 8,5%Si and 4%Cu on the specimen Aluminium, the result was better on the tensil strength. The decreased was amount 13% which the inital condition 135,39 Mpa became 117,28 Mpa on the fourth month..
PADA ALUMINIUM PADUAN 8,5% SILIKON 4% TEMBAGA
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1
Diajukan oleh:
RADITYA OMEGAWAN SAMBODO
NIM: 125214032
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
ii FINAL PROJECT
As partial fulfillment of the requirement to obtain the Sarjana Teknik Degree
in Mechanical Engineering
by
RADITYA OMEGAWAN SAMBODO
Student Number: 125214032
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
Disusun oleh
Nama: Raditya Omegawan Sambodo
NIM: 125214032
Telah Disetujui Oleh:
Yogyakarta, 16 Ji 2016
Pembimbing Utama
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang
pernah diajukan untuk memperoleh gelae kesarjanaan di suatu perguruan tinggi,
dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang
ernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, keculai secara tertulis diacu dalam
naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
vi
INTISARI
Pada penelitian ini penulis tergerak untuk meneliti material yang cocok untuk digunakan sebagai sudu kincir angin yang terdapat pada lingkungan pantai. Dikarenakan peneliti tertarik saat membaca salah satu berita, mengatakan peningkatan penggunaan listrik dan pemerintah akan mengadakan proyek pembangkit listrik 35.000 megawatt. Alternatif logam paduang yang dipilih adalah Al-Si-Cu yang masing masing logam mempunyai tujuannya masing masing. Aluminium memiliki sifat yang ringan mudah dibentuk, dan silicon memiliki sifat yang tahan korosi sedangkan sifat dari tembaga adalah ulet. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui pengaruh penambahan 8,5Si dan 4%Cu pada massa jenis, perubahan massa dan kekuatan tarik aluminium.
Proses pengecoran dari aluminium kondisi awal dan aluminium paduan 8,5%Si dan 4%Cu sebagai mengawali penelitian. Seletah proses pengecoran selesai logam ini mengalami proses pembentukan spesimen. Spesimen yang dibentuk untuk pengujian kekuatan tarik menurut standar ASTM A370, dengan spesimen memiliki panjang ukur 25 mm dan diameter ukur 6,25 mm. setelah itu spesimen ada yang tidak dikorosi atau 0 bulan ada yang dikorosi sampai 4 bulan. Pengkorosian dilakukan di pinggir Pantai Pelangi, Bantul, Yogyakarta. Dan setiap bulanya tiga spesimen diambil untuk di catat perubahan massa dan diujian kekuatan tarik
Pengaruh penambahan 8,5%Si-4%Cu meningkatnya massa jenis sebesar 4% dari spesimen aluminium kondisi awal, yang awalnya 2674,59 gr/dm3 menjadi
2782,50 gr/dm3. Pada kekuatan tarik spesimen paduan Al-8,5%Si-4%Cu
meningkat 32% dari spesimen aluminium kondisi awal. Rata-rata penurunan kekuatan tarik aluminium kondisi awal adalah 21,25 Mpa per bulannya dan penurunan kekuatan tarik spesimen paduan 3,90 Mpa per bulannya. Spesimen aluminium kondisi awal setelah diberikan perlakuan korosi selama empat bulan menyebabkan penurunan kekuatan tarik. Penurunannya sebesar 75,42%, sehingga pada bulan keempat menjadi 27,67 Mpa yang awalnya sebesar 112,71Mpa. Setelah diberikan pembahan 8%Si dan 4%Cu pada spesimen aluminium, memberikan hasil yang lebih baik pada nilai kekuatan tariknya. penurunannya sebesar 13% dengan bulan keempat 117,28 Mpa dan awal sebelum diberi perlakuan korosi 135,39 Mpa.
ABSTRACT
In this research, the researcher move to examine the suitable material which would be used to as a propeller of windwill where is placed on the coastal environment. There is news which had already read by the researcher. It is said that there are the increased use of the electricity therefore the government would hold power plant project 35.000 megawatts. The alloy of the alternatif metal which is chosen is AL –Si-Cu. Each metal have different characteristics. Aluminium have character which it is light and easy to be transformed. The silicon have a corrosion resistant properties. Then the nature of Copper is resilent. The purpose of this reseach is to know the influence of the addition 8,5 % Si and 4% Cu on the density, the changing of massa, and the tensile strength of Aluminium
The process of the casting from the initial condition Aluminium and Aluminium alloy 8,5%Si and 4%Cu started the research. After the process of casting is done, these metals were transformed into specimen. This specimen was formed to test the tensile strength according to standard of ASTM A370. This specimen have measurement that is 25mm in length and 6,25 mm in diameter. Then both of them got treatment, one specimen is not corroded or nol month and the other was corroded during four mounth. The corrosion had done on the shore of the Rainbow, Bantul, Yogyakarta. Every months, there are three specimen was taken in order to note the changing of density and tensile strength.
The influence of the addition 8,5 % Si and 4%Cu to Aluminium produces the density increased by 4% from the initial condition of Aluminium. It was originally 2674,59 gr/dm3 into 2782,50 gr/dm3.The tensile strength of specimen is the alloy Al-8,5%Si-4%Cu had increased 32% from the initial condotion of Aluminium. The average decreased of the tensile strength of the initial condition was 21,25 Mpa per month and the decreased of the tensile strength of specimen 3,90 Mpa per month. The initial condition of specimen aluminium after was given the corrotion of treatment during four month cause the decreased of tensile strength. The decresed is amount 75,42% therefore the initial condition which is 112,71Mpa becomes 27,67Mpa during four month. After the treatment was given which is addition 8,5%Si and 4%Cu on the specimen Aluminium, the result was better on the tensil strength. The decreased was amount 13% which the inital condition 135,39 Mpa became 117,28 Mpa on the fourth month..
viii
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta:
Nama : Raditya Omegawan Sambodo
NIM : 125214032
Dengan pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta skripsi saya yang berjudul:
PENGARUH KOROSI LINGKUNGAN PANTAI PADA AL
8,5%SI 4%CU
Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata
Dharma Yogyakarta hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media
lain, mengelolanya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa
perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama
tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal: 16 Juni 2016
Yang menyatakan,
KATA PENGANTAR
Puji Syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang selalu mencurahkan
berkat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang
berjudul “Pengaruh Korosi Lingkungan Pantai pada Aluminium Padua 8,5%Cu
4%Si ” dengan baik dan lancar. Penulisan skripsi ini memiliki tujuan untuk
memenuhi syarat dalam mencapai gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Saint dan Teknologi Santa dharma Yogyakarta.
Dalam proses skripsi ini penulis menyadari adanya keterbatasan yang
dimiliki. Akan tetapi berkat bimbingan dan dukungan yang diberikan oleh
berbagai pihak akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Oleh karenanya,
penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Rektor
2. Sudi Mungkasi, PhD, Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta.
3. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
4. Budi Setyahandana, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing, terimakasih untuk
bimbingan serta paradigma yang dicontohkan selama ini.
5. Dr. Drs. Vet. Asan Damanik, M.Si. selaku dosen pembimbing akademik.
6. Seluruh dosen mata kuliah yang telah memberikan ilmu bagi penulis selama
menempuh studi.
7. Orang tua yang sudah memberi dukungan secara moral dan material selama
ini
8. Antonius Venno Senatio, Arnold Ardhika, Laurentius Derry Satria Putra yang
x
9. Teman-teman Teknik Mesin USD angkatan 2011, 2012, 2013, dan 2014 yang
tidak dapat disebutkan satu persatu.
10. Christina Dwi Harsanti yang selalu memberi semangat dalam penulisan
skripsi ini.
11. Pihak-pihak lain yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang telah
membantu dalam penyelesaian skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa sebagai mahasiswa, pengetahuan yang dimiliki
masih terbatas sehingga kritik dan saran dirasakan sangat dibutuhkan untuk
kemajuan penulis di masa yang akan datang. Penulis mengharapkan semoga
skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca.
Yogyakarta, 16 Juni 2016
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
TITLE PAGE ... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iv
HALAMAN PERNYATAAN ... v
INTISARI ... vi
ABSTRACT ... viii
HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ... ix
UCAPAN TERIMAKASIH ... x
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR TABEL ... xiv
DAFTAR GAMBAR ... xvi
DAFTAR LAMPIRAN ... xviii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 3
1.3 Tujuan ... 4
1.4 Batasan Masalah ... 4
xii
2.4Paduan Aluminium Utama ... 10
2.4.1Paduan Al-Cu dan Al-Cu-Mg ... 10
2.4.2Paduan Al-Mn ... 12
2.4.3Paduan Al-Si ... 13
2.4.4Paduan Al-Mg-Zn ... 15
2.4.5Paduan Aluminum Cor ... 16
2.4.6Pengaruh Unsur Paduan dalam Aluminium ... 17
2.4.7Paduan Al-Si-Cu ... 19
2.5Pengujian Tarik ... 20
2.6Korosi ... 23
2.6.1Korosi Merata ... 23
2.6.2Korosi Galvanis ... 25
2.6.3Korosi Celah ... 25
2.6.4Koroi Sumuran ... 25
2.6.5Korosi Batas Butir ... 26
2.6.6Korosi Retak Tegang ... 27
2.6.7Korosi Selektif ... 27
2.7Tinjauan Pustaka ... 28
2.7.1 Tegangan yang Bekerja pada Sudu Kincir ... 28
2.7.2 Laju Korosi ... 29
BAB III METODE PENELITIAN 3.1Diagram Alir ... 31
3.2Bahan dan Alat Penelitian ... 32
3.2.1 Bahan Penelitian ... 32
3.2.2 Alat-alat Penelitian ... 32
3.3Proses Peleburan Logam dan Pengecoran ... 34
3.3.1 Bahan Coran ... 34
3.3.2 Alat-alat yang digunakan ... 35
3.3.3 Proses Persiapan Pengecoran Logam ... 40
3.3.5 Pembongkaran Hasil Coran ... 41
3.4Pembuatan Benda Uji ... 41
3.5Tahap Pengujian Bahan ... 43
3.5.1 Pengujian Kekuatan Tarik ... 43
3.5.2 Pengujian Massa Jenis ... 44
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian ... 45
4.2Data Penelitian Pengujian Massa Jenis ... 46
4.3Data Penelitian Pengujian Kekuatan Tarik ... 49
4.4 Pembahasan ... 52
4.5.1 Pembahasan Pengujian Massa Jenis ... 52
4.5.2 Pembahasan Pengujian Kekuatan Tarik terhadap Korosi ... 53
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 55
5.2 Saran ... 56
DAFTAR PUSTAKA
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Sifat-sifat Fisik Aluminium ... 7
Tabel 2.2 Sifat-sifat Mekanik Aluminium ... 7
Tabel 2.3 Klasifikasi Paduan Aluminium Cor ... 8
Tabel 2.4 Klasifikasi Perlakuan Bahan ... 9
Tabel 2.5 Tabel Komposisi dan Sifat Mekanis Paduan Aluminium Tempa ... 10
Tabel 2.6 Sifat – sifat Mekanik Paduan Al-Cu-Mg... 12
Tabel 2.7 Sifat – Sifat Mekanik Paduan Al- Si ... 15
Tabel 2.8 Sifat-Sifat Mekanik Paduan 7075 ... 16
Tabel 2.9 Sifat-sifat Mekanis Paduan Aluminium CorMenurut Aluminium Association ... 17
Tabel 2.10 Sifat Paduan Aluminium ... 20
Tabel 2.10 Laju Korosi dari Baja, Tembaga, Zink, dan Aluminium Dalam (G/M2) Di Viriato Stasiun Pesisir (Kuba) ... 30
Tabel 4.1 Komposisi Aluminium ... 45
Tabel 4.2 Massa Jenis Aluminium Kondisi Awal ... 47
Tabel 4.3Massa jenis Al-8,5%Si-4%Cu ... 47
Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Standar Deviasi Aluminium Kondisi awal ... 48
Tabel 4.5 Massa Jenis Aluminium Kondisi Awal Setelah Menggunakan Perhitungan Standar Deviasi ... 48
Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Standar Deviasi Aluminium Paduan ... 49
Tabel 4.8 Kekuatan Tarik aluminium kondisi awal ... 50
Tabel 4.9 Kekuatan Tarik paduan Al -8,5%Si -4%Cu ... 51
Tabel 4.17 Data Kekuatan TarikSpecimen Paduan Al-8,5%Si-4%Cu ... 51
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram fasa Al-Sis ... 14
Gambar 2.2 Diagram Perbaikan Sifat-sifat Mekanik oleh Modifikasi Paduan Al-Si. ... 14
Gambar 2.3 Kurva Regangan dan Kekuatan Tarik ... 22
Gambar 2.4 Gambar Korosi Merata ... 24
Gambar 2.5 Gambar Korosi Galvanis ... 25
Gambar 2.6 Gambar Korosi Sumuran ... 26
Gambar 2.7 Struktur Mikro Korosi Intergranular ... 27
Gambar 2.8 Tegangan normal pada Sudu Kincir (a) karbon silikat (b) boroaluminium (c) fiberglass ... 28
Gambar 2.9 Tegangan normal pada Sudu Kincir (a) karbon silikat (b) boroaluminium (c) fiberglass ... 29
Gambar 3.1 Diagram Alur ... 31
Gambar 3.7 Batuan Silikon Metal ... 34
Gambar 3.8 Tabung Solar ... 35
Gambar 3.9 Selang Tembaga ... 35
Gambar 3.11 Pompa ... 36
Gambar 3.12 Tang Jepit ... 36
Gambar 3.13 Tungku ... 37
Gambar 3.14 Kowi tanah liat ... 37
Gambar 3.14 Thermokopel ... 37
Gambar 3.15 Stopwatch ... 38
Gambar 3.16 Kunci pass ... 38
Gambar 3.17 Cetakan gerabah ... 38
Gambar 3.18 Gergaji ... 39
Gambar 3.19 Palu ... 39
Gambar 3.20 Kikir ... 39
Gambar 3.21 Tabel Standar Tes Tegangan dengan Spesimen Bundar dan Contoh Spesimen Ukuran Kecil yang Proposional sebagai Standar Spesimen ... 42
Gambar 3.22 Dimensi spesimen ... 43
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Pada masa sekarang banyak sekali alat yang menggunaan energi listrik, diprediksi
setiap tahunnya pemakainan energi listrik di dunia semakin meningkat. Sampai pada
saat ini pembangkit listrik yang ada hanya menggunakan pembangkit tenaga air, batu
bara, nuklir, minyak, dan gas. Hanya sedikit yang menggunakan energi terbarukan
seperti energi angin. Sedangakan penggunaan energi listrik masyarakat Indonesia
tumbuh 8,7% per tahunnya. Melihat hal tersebut, pemerintahan sekarang mempunyai
proyek pembuatan pembangkit listrik 35.000 megawatt. Rencananya pembangkit
listrik ini akan didirikan di seluruh pulau di Indonesia dan ditargetkan berlangsung
selama 5 tahun. Setiap tahunnya pemerintah akan membangun pembangkit tambahan
7 ribu watt atau jaringan tambahan minimal 9.300 km per tahun menurut Menteri
Energi dan Sumber Daya Manusia (ESDM). Proyek 35000 megawatt ini
membutuhkan investasi Rp1.100 Triliun. Anggaran fantastis ini didapatkan dari
pinjaman sebesar Rp770 triliun dan sisanya modal dari pemerintah.
Proyek ini akan membutuhkan setidaknya 75.000 set tower trantsmisi di 210
lokasi, jaringan sepanjang 301.000 km, 26.000 set travo, dan menghabiskan 3,5 juta
ton baja Sehingga proyek ini bisa dijalankan. Lokasi yang dipilih untuk penempatan
proyek adalah Bantul, Yogyakarta. Dikarenakan kondisi anginya di pesisir pantai
bantul sangat ideal antara 6-7 knot per detik. Sebelumnya di kawasan bantul ini sudah
ada pembangkit listrik tenaga angin. Energi yang dihasilkan hanya digunakan untuk
warga sekitar pantai saja. Proyek pemerintahan akan membuat 30-40 kincir ukuran
Bermula dari gagasan proyek pembangkit tenaga angin, penulis ingin meneliti
tetang bahan dasar pembuatan blade dari kincir angin. Sebenarnya blade ini banyak
variasi bahan, dari berbahan kayu, logam, sampai komposit. Penulis tertarik pada
blade yang berbahan logam, dikarenakan blade yang berbahan kayu dan komposit
sudah banyak digunakan. Penulis harus mencari logam yang bersifat lebih tahan
dengan teganggan tarik, dan yang terpenting tahan terhadap korosi. Karena proyek ini
akan dipasang pada pesisir pantai, musuh terberat dari blade yang berbahan logam ini
adalah korosi. Maka penulis harus mencari logam yang bisa menangani masalah
masalah tersebut.
Setelah penulis membaca dari sumber sumber buku yang ada, penulis mengambil
kesimpulan bahwa logam Aluminium (Al), yang dikarenakan logam yang ringan dan
tahan korosi, tetapi jika blade ini berbahan dasar aluminium murni (99% Al), ini akan
membuat anggaran bisa membengkak, dan bahan dari aluminium sangat cepat
terkorosi dari pada aluminium paduan. Menaggulangi itu penulis memilih aluminium
paduan, dengan maksud untuk memperkuat sifat-sifat dari aluminium (Al) dan
memperkecil anggaran. Aluminium paduanya penulis memilih logam Silicon (Si) dan
Tembaga (Cu) sebagai bahan kincir.
Seperti yang sudah diketahui bahwa paduan Al–Cu memiliki kekerasan dan
kekuatan tarik yang baik, namun pada komposisi yang tidak pas akan cenderung
getas, resiko penyusutan besar dan mudah terjadi keretakan. Tapi semua kekurangan
itu dapat teratasi dengan di tambah dengan unsur silicon (Si). Karena Si memiliki
karakteristik permukaan yang baik, tanpa kegetasan panas, koefisien pemuaian kecil
dan memiliki ketahanan yang baik terhadap korosi. Maka paduan Al–Si–Cu dapat
menjadi alternatif bahan kincir yang baik karena massa jenis yang rendah, mampu
mengatasi beban tarik, koefisien pemuaian yang rendah, serta memiliki ketahanan
3
Penelitian ini dilaksanakan secara berkelompok dan penulis mendapatkan bagian
pengujian 4% tembaga (Cu), sedangakan anggota lain pada kolompok ini
mendapatkan pengujian 2%, 6%, 8% tembaga (Cu). Dengan kadar Al-Si yang sama
yaitu Al-8,5%Si. Jadi penulis mengerjakan Al-8,5%Si-4%Cu. penulis menentukan
fraksi Cu 2%, 4%, 6% dan 8%. Karena dengan penambahan Cu dapat meningkatkan
ketahanan beban tarik dan kekerasan. Dalam penelitian ini, penulis tertarik untuk
meningkatkan kadar Cu sampai dengan kadar 8%. Pada paduan Al–Cu menurut Tata
Surdia dan S. Saito(1985), kadar Cu 4% sampai 5% paling sering digunakan sebagai
paduan coran, karena dapat meningkatkan kekuatan tarik. Tetapi jika kadar
ditingkatkan lebih dari 5% akan menurunkan ketahanan korosi dari material paduan,
cenderung bersifat getas, dan mudah retak pada coran. Dengan adanya Si dapat
mengatasi paduan yang cenderung getas, mengurangi resiko penyusutan dan
mengatasi mudah retak coran. Maka penulis menambahkan fraksi 6% dan 8% untuk
melihan saat dipadukan dengan Silicon (Si). Penulis juga memberikan variabel
pembanding dengan fraksi 4% dan variabel kontrol dengan aluminium kondisi awal
yang akan dikerjakan bersama kelompok.
Pengujian akan dilakukan selama 4 bulan. Spesimen aluminium paduan ini akan
diletakan di pinggir pantai untuk dikorosi dan dilihat perubahan apa yang terjadi pada
specimen. Pada masing masing spesimen Aluminium paduan memiliki 3 buah untuk
perbulanya. 3 spesimen ini masing masing akan di uji kekuatan tarik dan uji
kekerasan.
1.2 Rumusan Masalah
Masalah yang akan dirumuskan dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimana pengaruh paduan Al – 8,5%Si dengan penambahan 4% Cu
2. Bagaimana pengaruh paduan Al – 8,5%Si dengan penambahan 4% Cu
setelah mengalami korosi selama 1 sampai 4 bulan, terhadap kekuatan
tarik ?
1.3 Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui pengaruh paduan Aluminium kondisi awal dengan
penambahan 8,5%Si-4%Cu terhadap massa jenis dan kekuatan tarik.
2. Mengetahui pengaruh korosi terhadap kekuatan tarik aluminium
kondisi awal dan paduan Al – 8,5%Si dengan penambahan 4% Cu
setelah mengalami korosi selama satu sampai dengan empat bulan.
1.4 Batasan Masalah
Batasan Masalah yang ada dalam penelitian ini adalah :
1. Paduan yang akan penulis teliti paduan Al – 8,5%Si dengan 4Cu%
2. Data pengujian yang akan diambil massa jenis, kekuatan tarik, dan
korosi.
3. Setelah proses machining spesimen tidak mengalami proses perlakuan
panas (normalizing).
4. Pengujian korosi akan dilakukan di pinggir Pantai Pelangi,
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Aluminium
Aluminium adalah logam berwarna putih keperakan yang lunak. aluminium
ditemukan oleh Sir Humpey Davy dalam tahun 1809 sebagai unsur, dan pertama kali
direduksi sebagai logam oleh seorang ahli fisika Denmark yaitu H. C. Oersted, pada
tahun 1825. Ahli kimia Humprey Davy dari inggris telah berhasil memisahkan oksida
logam pada tahun 1809 dan memberinya nama aluminum. Dan orang inggris
mengubah ejaan dan pengucapan menjadi aluminium. Penggunaan Aluminium
sebagai logam setiap tahunnya adalah urutan yang kedua setelah besi dan baja yang
tertinggi diantara logam non fero.
Aluminium adalah logam ringan yang mempunyai ketahanan korosi,
penghantar listrik atau konduktor yang baik dan sifat sifat yang baik seperti sifat
logam lainya. Penambahan kekuatan mekanik sebaiknya aluminium ditambahkan
atau dicampurkan dengan pemberian Cu, Mg, Si, Mn, Ni. unsur-unsur ini
memberikan sifat sifat fisik yang baik seperti memudahkan proses welding,
menambahkan daya lentur, memudahkan proses pencetakan dsb. Material ini tidak
dipergunakan di dalam bidang peeralatan rumah tangga saja tetapi berbagai bidang
seperti untuk keperluan material pesawat terbang, mobil, kapal laut, kontruks.
2.2 Sifat-sifat Aluminium
Aluminium merupakan unsur kimia logam IIIA dalam sistem periodik unsur,
dengan nomor atom 13 dan berat atom 26,98 gram per mol (sma). Setruktur Kristal
aluminium adalah struktur Kristal FCC . aluminium memiliki karakteristik sebagai
logam ringan dengan densitas 2,7 g/cm3 dan modulus elastisitas 10 x 106 psi. maka
mudah dibentuk atau mempunyai sifat bentuk yang baik. Aluminium memiliki
beberapa kekurangan yaitu kekuatan dan kekerasan yang rendah bila dibandingkan
dengan logam lain seperti besi dan baja. Meskipun aluminium memiliki kekerasan
ataupun kekuatan tarik yang rendah, aluminium memiliki kekuatan spesifik yang
sangat baik.
Aluminium juga memiliki keunggulan sifat yaitu: tahan korosi, karena
aluminium merupakan kelompok logam non ferro memiliki kerapatan yang tinggi,
maka semakin baik daya tahan korosinya. Meskipun aluminium adalah logam aktif
yang memiliki daya senyawa tinggi terhadap oksigen sehingga mudah sekali
mengoksidasi, aluminium memiliki lapisan tipis oksida yang dapat mengendalikan
laju korosi.
Aluminium memiliki sifat penghantar panas dan listrik yang baik karena
aluminium memiliki daya hantar panas dan listrik yang tinggi sekitar 60% dari daya
hantar tembaga dan tidak beracun, maka seringkali kita dapat di lihat pada
produk-produk kaleng makan dan minuman sebagai bahan pembungkus yang menggunakan
aluminium. Hal ini disebabkan karena rekasi kimia antara makanan dan minuman
dengan aluminium tidak menghasilkan zat beracun dan membahayakan manusia.
Sifat mampu berbentuk (formability) yaitu aluminium dapat dibentuk dengan
mudah. Aluminium juga mempunyai sifat mudah ditempa (machinability) yang
memungkinkan aluminium dibuat dalam bentuk plat atau lembaran tipis.Titik lebur
rendah (melting point). Titik lebur aluminium relative rendah yaitu (660oC) sehingga
sangat baik untuk proses penuangan dengan waktu peleburan relative singkat dan
biaya operasi akan lebih murah.
7
Tabel 2.1 menunjukan sifat-sifat Al dan Tabel 2.2 menunjukkan sifat-sifat
mekanik
Tabel 2.1 Sifat-sifat Fisik Aluminium
Sifat-sifat Kemurnian Al (%))
99,996 >99,0
Masa jenis (20°C) 2,6989 2,71
Titik cair 660,2 653-657
0,2226 0,2297
Hantaran listrik (%) 64,94 59 (dianil)
Tahanan listrik koefisien temperatur
(/°C) 0,00429 0,0115
Koefisien pemuaian (20-100°C) 23,86 x 10-6 23,5 x 10-6
Jenis kristal , konstanta kisi fcc, a = 4,013 kX fcc, a = 4,04
kX
(Sumber : Surdia , T., Saito, S. : Pengetahuan Bahan Teknik, 135)
Tabel 2.2 Sifat-sifat Mekanik Aluminium
Sifat-sifat
(Sumber : Surdia , T., Saito, S. : Pengetahuan Bahan Teknik, 135)
2.3 Paduan Aluminium
Paduan aluminium diklasifikasikan dalam berbagai standar oleh berbagai
Negara di dunia. Saat ini yang terkenal dan sempurna adalah standar Aluminium
Association America (AA) yang di dasarkan atas standar terdahulu dari Alcoa
sedangkan paduan coran dinyatakan dengan 3 angka. Standar AA menggunakan
penandaan dengan 4 angka sebagai berikut : Angka pertama menyatakan system
paduan dengan unsur-unsur yang ditambahkan yaitu 1. Al murni, 2.Al-Cu, 3.Al-Mn,
4.Al-Si, Al-Mg, 6.Al-Mg-Si, 7.Al-zn.
Sebagai contoh paduan Al-Cu dinyatakan dengan angka 2000. Angka tempat
kedua menyatakan kemurnia dalam paduan yang dimodifikasi dan Al murni,
sedangkan angka ketiga dan keempat dimaksudkan untuk tanda Alcoa terdahulu
kecuali S. sebagai contoh 3S sebagai 3003 dan 63S sebgagi 6063.
Tabel 2.3 Klasifikasi Paduan Aluminium Cor
Standar AA Standar Alcoa Keterangan
1001
Al murni 99,5% atau diatasnya
Al murni 99,0% atau diatasnya
Cu merupakan unsur paduan utama
Mn merupakan unsur paduan utama
Si merupakan unsur paduan utama
5050-5086
6061-6069 50S-69S
Mg merupakan unsur paduan utama
Mg2Si merupakan unsur paduan utama
7070-7079 70S-79S Zn mrupakan unsur paduan utama
9
Tabel 2.4 Klasifikasi Perlakuan Bahan
Tanda Perlakuan
Sebagian dianil setelah pengerasan regangan
Dianil untuk penyetabilan setelah pengerasan regangan, n=2
(1/4 keras), 4(1/2 keras), 6(3/4 Keras), 8(keras), 9(sangat keras)
Perlakuan panas
Penganilan penuh (hanya untuk coran)
Pengerasan regangan setelah perlakuan pelarutan
Penuaan alamiah penuh setelah perlakuan perlarutan
Penuaan tiruan (tanpa perlakuan pelarutan)
Penyetabilan tiruan setelah perlakuan pelarutan
Penyetabilan setelah perlakuan pelarutan
Perlakuan pelarutan, pengerasan regangan, penuaan tiruan
Perlakuan pelarutan, penuaan tiruan, pengerasan regangan
Pengerasan regangan setelah penuaan tiruan
Tabel 2.5 Tabel Komposisi dan Sifat Mekanis Paduan Aluminium Tempa
(Sumber : Mears, R. B., Corrosion Handbook)
2.4 Paduan Aluminium Utama
2.4.1 Paduan Al-Cu dan Al-Mg
Paduan Al-Cu yang paling sering diaplikasikan hanya berkisar sekitar 4-5%
11
terjadi keretakan. Pada paduan ini adanya Si sangat berguna dalam mengatasi
keadaan itu dan Ti sangat efektif untuk memperhalus butir. Dengan perlakuan panas
T6 pada coran dapat memiliki kemampuan kekuatan Tarik mencapai 25 kgf/mm2.
Paduan Al-Cu-Mg paduan yang mengandung 4% Cu dan 0,5% Mg dapat
mengeras dengan sangat dalam beberapa hari oleh penuaan dapa temperature biasa
setelah pelarutan, paduan ii ditemukan oleh A. Wilm dalam usaha mengembangkan
paduan Al yang kuat dinamakan duralumin. Selanjutnya telah banyak studi yang
dilakukan mengenai paduan ini. Khususmya Nishimura menemukan dua senyawa
ternet berada dalam keseimbangan dengan Al, yang dinamakan senyawa S dan T,
dan ternyata senyawa S (Al2CuMg) mempunyai kemampuan penuaan pada
temperature biasa. Duralumin adalah paduan praktis yang sangat terkenal di kenal
dengan kode paduan 2017, komposisi standarnya adalah
Al-4%Cu-1,5%Mg-0,5%Mn dinamakan paduan dengan kode 2024, nama lamnya disebut duralumin
super. Paduan yang mengandung Cu mempunyai ketahanan korosi yang jelek, jadi
apabila dibutuhkan ketahanan korosi yang khusus diperlukan permukaanya dilapisi
dengan aluminium murni atau paduan Al yang tahan korosi yang disebut pelat
Tabel 2.6 Sifat – sifat Mekanik Paduan Al-Cu-Mg
(Sumber : Surdia , T., Saito, S. : Pengetahuan Bahan Teknik, 135)
2.4.2 Paduan Al-Mn
Mn adalah unsur yang diperkuat Al tanpa mengurangi ketahanan korosi, dan
dipakai untuk membuat paduan yang tahan korosi. Dalam diagram fasa Al-Mn yang
ada dalam keseimbangan dengan larutan padat Al adalah Al6Mn (2,5,3%Mn), sistem
ortorobik a=6,498 A, b=7,552 A, c=8,870 A, dan kedua fasa mempunyai titik
13
Dengan paduan Al-12%Mn dan Al-1,2%Mn-1,0%Mg dinamakan paduan
3003 dan 3004 yang zdipergunakan sebagai paduan tahan korosi tanpa perlakuan
panas
2.4.3 Paduan Al-Si
Paduan aluminium silikon (Al-Si) sangat baik kecairannya, mempunyai
permukaan yang baik, tanpa kegetasan panas, dan sangat baik untuk paduan coran.
Sebagai tambahan, paduan aluminium silikon mempunyai ketahanan korosi yang
baik, massa yang ringan, koefisien pemuaian yang kecil dan penghantar listrik dan
panas yang baik. Paduan Al-12%Si adalah paduan yang paling banyak dipakai untuk
paduan cor cetak.
Gambar 2.1 menunjukkan fasa diagram fasa dari sistem ini. Ini adalah tipe
eutektik yang seederhana yang mempunyai titik eutektik pada 577°C, 11,7%Si,
larutan padat terjadi pada sisi aluminium, karena batas kelarutan padat sangat kecil
maka pengerasan penuaaan sukar diharapkan.
Kalau paduan ini didinginkan pada cetakan logam setelah cairan logam diberi
natrium flourida kira-kira 0,05-1,1% kadar logam natrium, tampaknya temperature
eutektik meningkat kira-kira 15°C, dan komposisi eutektik bergeser ke daerah kaya Si
kira-kira pada 14%. Hal ini biasa terjadi pada paduan hiper eutektik seperti
11,7-14%Si. Si mengkristal sebagai kristal primer dan strukturnya menjadi sangat halus.
Ini dinamakan sebagai struktur yang dimodifikasi. Gambar 2.2 menjukkan sifat-sifat
Gambar 2.1 Diagram Fasa Al-Si
(Sumber : Surdia, T., Saito, S. : Pengetahuan Bahan Teknik, 137)
Gambar 2.2 Perbaikan Sifat-sifat Mekanik oleh Modifikasi Paduan Al-Si
(Sumber : Surdia, T., Saito, S. : Pengetahuan Bahan Teknik, 137)
Koefisien pemuaian dari Si sangat rendah, oleh karena itu paduannya pun
mempunyai koefisien muai yang rendah apabila ditambah. Namun Si tidak memiliki
15
0,001%P, dapat tercapai penghalusan Kristal primer dan homogenisasi. Paduan Al-Si
banyak dipakai dengan elektroda untuk pengelasan yaitu terutama yang mengandung
5%Si.
(Sumber : Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik, Jakarta 1999, hal. 140
2.4.4 Paduan Al-Mg-Zn
Seperti telah ditunjukkan pada Gambar 2.2 alumunium menyebabkan
keseimbangan biner semu senyawa antara logam MgZn , dan kelarutannya
menurun apabila temperature turun. Telah diketahui sejak lama bahwa paduan sistem
ini dapat dibuat keras sekali dengan penuaan setelah perlakuan pelarutan. Tetapi sejak
lama tidak dipakai sebab mempunyai sifat patah getas oleh retakan korosi tegangan.
Di Jepang pada permulaan tahun 1940 Igarashi dkk. Mengadakan studi dan berhasil
dalam pengembangan suatu paduan dengan penambahan kira-kira 0,3Mn atau Cr,
dimana butir Kristal padat diperhalus, dan mengubah bentuk presipitasi serta retakan
korosi tegangan tidak terjadi. Pada saat itu tegangan itu dinamakan ESD, duralumin
super extra. Selama perang dunia II di Amerika Serikat dengan maksud hamper sama
telah dikembangkan pada suatu paduan. Yaitu suatu paduan yang tersendiri dari:
Al-5,5%Zn-2,5%Mn-1,5%Cu-0,3%Cr-0,2%mn, sekarang dinamakan paduan 7075.
mekaniknya ditunjukkan pada Tabel 2.5 penggunaan paduan ini yang paling besar
adalah untuk bahan konstruksi pesawat udara gunanya menjadi lebih penting sebagai
konstruksi
Tabel 2.8 Sifat-Sifat Mekanik Paduan 7075
(Sumber : Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik, Jakarta 1999, hal. 141
2.4.5 Paduan Alumunium Cor
Struktur mikro paduan alumunium cor (berhubungan erat dengan sifat-sifat
mekanisnya) 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 dibandingkan dengan cetakan pasir
sehingga struktur logam cor yang dihasilkan akan lebih halus dan menyebabkan
peningkatan sifat mekanisnya. Tabel 2.8 memperlihatkan sifa-sifat mekanis beberapa
paduan alumunium cor.
Halus dan menyebabkan sifat mekanisnya Tabel 2.8 memperlihatkan sifat-sifat
17
Tabel 2.9 Sifat-sifat Mekanis Paduan Aluminium Cor Menurut Aluminium
Association
(sumber: V. Malau, Diktat Kuliah Bahan Teknik Manufaktur, USD Yogyakarta)
2.4.6 Pengaruh Unsur Paduan Dalam Aluminium
Unsur paduan sangat berpengaruh terhadap sifat-sifat aluminium paduan,
untuk perlu diketahui pengaruh suatu unsur terhadap sifat-sifat aluminium
A. Si (Silicon)
Mempermudah proses pengecoran
Meningkatkan daya tahan terhadap korosi.
Memperbaiki sifat-sifat atau karakteristik coran.
Menurunkan penyusutan bahan terhadap beban kejut
B. Cu (Tembaga)
Meningkatkan kekerasan bahan.
Memperbaiki kekuatan Tarik.
Mempermudah pengerjaan dengan mesin.
Menurunkan daya terhadap korosi
Mengurangi kemampuan dibentuk dan dirol.
C. Mn (Mangan)
Meningkatkan kekuatan dan daya tahan pada temperature tinggi.
Meningkatkan daya tahan terhadap korosi.
Megurangi pengaruh buruk unsur besi.
Menurunkan kemampuan penuangan.
Meningkatkan kekerasan butiran partikel
D. Mg (Magnesium)
Mempermudah proses penuangan.
Meningkatkan kemampuan pengerjaan mesin.
Meningkatkan daya tahan terhadap korosi.
Menghaluskan butira Kristal secara efektif.
Meningkatkan ketahanan beban lanjut.
Meningkatkan kemungkinan timbulnya cacat pada hasil cor.
E. Ni (Nikel)
Peningkatan kekuatan dan ketahanan bahan pada temperature tinggi.
Penurunan pengaruh unsur Fe (besi) dalam paduan.
Peningkatan daya tahan terhadap korosi F. Fe (Besi)
19
Penurunan kekuatan Tarik.
Timbulnya bintik keras pada hasil coran. Peningkatan cacat porositas.
G. Zn (Seng)
Meningkatkan sifat mampu cor.
Peningkatan kemampuan dimesin.
Mempermudah keuletan bahan.
Meningkatkan ketahanan korosi.
Menurunkan pengaruh baik dari besi.
Kadar Zn terlalu tinggi dapat menimbulkan cacat rongga udara. H. Ti (Titanium)
Meningkatkan kekuatan hasil cor pada temperature tinggi.
Memperhalus butiran dan permukaan.
Mempermudah proses penuangan.
Menaikkan viskositas logam cair dan mengurangi fluiditas logam c
2.4.8 Paduan Al-Si-Cu
Aluminium yang dipadukan dapat memiliki beranekaragam karakteristik,
sehingga sangat banyak dipakai untuk bermacam-macam kebutuhan. Aluminium
paduan tempa tanpa perlakuan panas (Non Heat-treatable wrought alloys) sering
digunakan sebagai komponen elektrik, kertas aluminium foil, pemrosesan makanan,
hampir semua rata-rata penggunaan kaleng, kebutuhan arsitektur, dan
komponen-komponen Angkatan Laut. Aluminium Paduan dengan perlakuan panas
(Heat-teatable wrought alloys) sering digunakan untuk ban truk dan kendaraan-kendaraan berat, bodi luar semua aircraft, piston, kano, rel kereta api, dan rangka pesawat.
Aluminium paduan cor (casting alloys) sering digunakan pada peralatan makan,
Tabel 2.10 Sifat Aluminium Paduan
3 (sumber: Askeland, Donald R., The Science and Engineering of Materials 6th
Edition, USD Yogyakarta)
21
uji secara perlahan-lahan sampai putus. Maka akan terlihat batas mulur, kekuatan
tarik, perpanjangan, pengecilan luas diukur dari benda uji. Pelaksanaan pengujian
sebagai berikut:
a. Ukuran dan nomor benda uji dicatat.
b. Kemudian benda uji dipasang pada grip (penjepit) atas dan bawah pada mesin
uji, dan dinaikan atau diturunkan grip bawah dengan kecepatan sedang
sehingga penjepitan benda uji dalam posisi yang tepat. Kedudukan benda uji
harus vertikal dan setelah itu kedua penjepit dikencangkan secukupnya.
c. Power printer dihidupkan dan kertas mili meter blok dipasang pada printer.
d. Mesin dijalankan dan catat angka yang ditampilkan pada data display sampai
benda uji patah.
Beban tarik yang bekerja pada benda uji akan menimbulkan pertambahan
panjang disertai pengecilan penampang benda uji. Dari data yang diperoleh dari
pengujian tarik, dapat dilakukan perhitungan untuk cari nilai dari tegangan
maksimum dan regangan dari benda uji tersebut, perhitungan dilakukan dengan
menggunakan rumus berikut:
1. Kekuatan Tarik :
adalah gaya maksimal (kg),
A adalah luas penampang mula-mula
adalah ultimate tensile strength atau kekuatan tarik maksimum (kg/ )
2. Regangan :
adalah Panjang ukur awal
merupakan panjang ukur akhir
merupakan pertambahan panjang
Semakin besar panjang ukur, semakin besar pula nilai regangan karena
pertambahan panjang akan semakin besar, dan rumus dari regangan sendiri
berbanding lurus dengan berubahan panjang dan berbanding terbalik dengan panjang
ukur awal benda uji. Percobaan tarik akan dilakukan untuk setiap bahan. Dari
pengujian tarik dapat disimpulkan sifat mekanik dari suatu bahan yaitu :
a. Semakin tinggi kemampuan kekuatan tarik suatu bahan maka akan lebih kuat
juga bahan tersebut dapat menerima kekuatan tarik, namun semakin rendah
kemampuan kekuatan tarik suatu bahan maka akan lebih lemah bahan dapat
menerima kekuatan tarik.
b. Semakin tinggi regangan maka bahan tersebut semakin mudah dibentuk, dan
sebaliknya semakin kecil regangan maka bahan tersebut akan sulit dibentuk.
Gambar 2.3 Kurva Regangan dan Tegangan Uji Tarik
23 2.6 Korosi
Korosi adalah gejala destruktif yang mempengaruhi hampir semua logam,
Menurut Denny A. Jones pada buku berjudul Principles and Prevention of Corrosion,
definisi korosi adalah rusaknya suatu bahan atau berkurangnya kualitas suatu bahan,
dikarenakan reaksi dengan lingkungannya. Korosi tersebut bisa mengakibatkan bahan
bertambah berat, bahan menjadi semakin ringan dan sifat-sifat mekanisnya berubah.
Korosi harus dicegah karena sangat merugikan. Dari kerugian ekonomi sampai
kerugian materi.
Efek dari Korosi sendiri akan berpegaruh pada umur pemakaian material.
Maka untuk mengetahui cepat atau lambatnya korosi pada sebuah material dapat
diperhitungankan melalui persamaan:
Dengan adalah laju reaksi korosi, ketetapan laju ukuran energy bebas aktivasi
dinyatakan dengan
Dengan A adalah tetapan, adalah energy bebas (selisih energy bebas antara logam
dan produk korosinya) dan R tetapan gas universal serta temperatur dinyatakan
dengan T.
Perlu kita ketahui bahwa korosi dibedakan menjadi beverapa jenis, yaitu:
2.6.1 Korosi Merata (uniform)
Korosi ini merata di seluruh permukaan logam dan termasuk korosi yang
paling sering dijumpai. Korosi ini dikontrol oleh reaksi kimia antara permukaan
metalurgi material yang sama. Dengan keseragaman tersebut, pelepasan electron akan
merata ke seluruh permukaan.
Gambar 2.4 Korosi Merata
25 2.6.2 Korosi Galvanis (Bimetal)
Korosi ini terjadi karena proses elektrokimiawi dua buah logam yang berbeda
potensial dihubungkan langsung didalam larutan elektrolit yang sama. Dimana
electron mengalir dari logamanodik (kurang mulia) ke logam yang lebih katodik
(lebih mulia), akibatnya logam yang kurang mulia berubah menjadi ion-ion positif
karena kehilangan electron.
Gambar 2.5 Korosi Galvanik
(Sumber: Jones, DA :Principles and Prevention of corrosion)
2.6.3 Korosi Celah
Korosi celah merupakan korosi local yang mempunyai celah antara keduanya
yang mengakibatkan terjadinya sel korosi dengan katodanya adalah sisi luar
permukaan celah dan anodanya adalah elktrolit yang mengisi celah itu sendiri
2.6.4 Korosi Sumuran (pitting)
Merupakan korosi local yang terjadi pada logam secara local selektif yang
menghasilkan bentuk permukaan lubang lubang pada logam. Korosi jenis ini
Mekanisme korosi pitting ditandai dengan pembentukan lubang ataupun sumur pada
permukaan logam.
Gambar 2.6 Korosi Sumuran
(Sumber: Jones, DA :Principles and Prevention of corrosion)
2.6.5 Korosi Batas Butir (Intergranular)
Korosi batas butir merupakan serangan korosi yang terjadi pada batas kristal
(butir) dari suatu paduan karena paduan yang kurang sempurna (ada kotoran yang
masuk/endapan) atau adanya gas hydrogen atau oksigen yang masuk pada batas
kristal/butiran. Batas butir ini sering menjadi tempat pengendapan (precipitation) dan
pemisahan (segregation). Pengendapan dan pemisahan terjadi dikarenakan pada
logam terkandung logam antara dan senyawa pada batas butirnya pada batas butirnya.
Akan sangat renatn terhadap korosi batas butir. Jenis korosi ini sangat berbahaya
27
Gambar 2.7 Struktur Mikro Korosi Intergranular
(sumber: Jones, DA :Principles and Prevention of corrosion Hardiana 2010)
2.6.6 Korosi Retak Tegang
Korosi retak tegang adalah keretakan akibat tegangan Tarik dan media korosif
secara bersamaan dan terjadi pada material yang spesifik karakteristik dari korosi ini
adalah perpatahannya getas dimana retakan terjadi dengan regangan yang kecil dari
material.
2.6.7 Korosi selektif
Korosi selektid adalah suatu bentuk korosi yang terjadi karena pelarutan
komponen tertentu dari paduan logam. Pelarutan terjadi pada salah satu unsur
pemadu atau komponen dari paduan yang lebih aktif yang menyebabkan sebagian
besar dari pemadu tersebut hilang dari paduannya
2.6.8 Korosi Erosi
Korosi erosi terjadi akibat aliran dari suatu fluida mengalir sangat cepat
sehingga permukaan logam dan lapisan film pelindung. Amonia (NH3) merupakan
bahan kimia yang cukup banyak digunakan dalam kegiatan industri. Pada suhu dan
dunia industry ammonia umumnya digunakan sebagai bahan anti beku (refrigerant) di
dalam alat yang digunakan sebagai refrigerant adalah ammonia. Tentu saja dalam
preosesnya pengaruh ammonia tersebut akan menyebabkan korosi.
2.7 Tinjauan Pustaka
2.7.1 Tegangan yang Bekerja pada Sudu Kincir
Sebuah penelitian oleh Nurimbetov A., dkk, (2015) yang berjudul
“Optimization of Windmill’s layered Composite Blades to reduce Aerodinamic noise
and Use in Construction of “Green” Cities”. Mengungkapkan tegangan yang bekerja pada sebuah blade adalah tegangan tarik dan tegangan geser.
29
Gambar 2.9 Tegangan normal pada Sudu Kincir (a) karbon silikat (b)
boroaluminium (c) fiberglass
2.7.2 Laju Korosi
Menurut F. Corvo, T. Perez, L.R. Dzib, dkk, Corrosion Science Vol 50 (2008)
y b r udu “Outdoor-indoor corrosion of metal in tropical coastal atmospheres”
telah meneliti laju korosi pada empat jenis logam diantaranya baja karbon, tembaga,
zink dan aluminium dengan tiga kondisi perkorosian. Outdoor atau pada udara
terbuka di pesisir pantai, sheltered atau diberi perlindungan berupa atap sehingga
logam akan terkena kondisi udara pesisir pantai namun tidak terpengaruh oleh
presipitasi atau tidak terkena hujan. Kondisi ketiga dimana dibuat media perlindungan
dan hanya diberikan ventilasi saja untuk masuknya udara terbuka pesisir pantai (vent
Tabel 2.11 Laju Korosi dari Baja, Tembaga, Zink, dan Aluminium Dalam (G/M2)
Di Viriato Stasiun Pesisir (Kuba)
Pada jurnal penelitian ini aluminium yang diberi perlakuan korosi secara
outdoor atau pada kondisi udara pesisir pantai tanpa perlindungan apapun, menghasilkan laju korosi 2,15 gram/m2 dengan rentang waktu enam bulan.
Diharapkan pada penelitian ini hasil laju korosi benda uji Al – Si – Cu yang diberi
31
Uji Tarik Uji Tarik Pengujian massa
3.2 Bahan dan Alat Penelitian
3.2.1 Bahan Penelitian
Bahan yang diperlukan dalam membuat benda uji adalah aluminium, silikon dan
tembaga. Aluminium dan tembaga diperoleh di toko Aneka Teknik dipotong-potong
kecil-kecil, silikon yang diperoleh di Ceper di tumbuk hingga halus. Kemudian
alat-alat yang diperlukan antara lain cetakan gerabah, kowi, tabung solar, thermokopel,
dan kompor + burner. Proses pengecoran tersebut akan menghasilkan 2 jenis
specimen uji, yaitu:
1. Aluminium Murni.
2. Aluminium Paduan Silikon 8,5% dan Tembaga 4%.
3.2.2 Alat-alat Penelitian
Alat-alat yang digunakan dalam proses pengujian antara lain:
33
Gambar 3.3 Necara Digital
3.3 Proses Peleburan Logam
3.3.1 Bahan Coran
Bahan-bahan yang digunakan dalam proses pengecoran antara lain:
Gambar 3.5 Aluminium
35 3.3.2 Alat –alat yang digunakan
Alat-alat yang digunakan dalam proses pengecoran antara lain:
Gambar 3.8 Tabung Solar
Gambar 3.10 Burner
Gambar 3.11 Pompa
37
Gambar 3.13 Tungku
Gambar 3.14 Kowi tanah liat
Gambar 3.15 Stopwatch
39
Gambar 3.18 Gergaji
Gambar 3.19 Palu
3.3.3 Proses Persiapan Pengecoran Logam
Proses peleburan logam adalah sebagai berikut :
1. Aluminium (Al) diukur dan dikelompokkan menurut komposisinya.
2. Aluminium (Al) yang berbentuk silinder dipotong-potong kecil sesuai dengan
tinggi kowi, agar setelah melunak tidak tumpah keluar kowi.
3. Batuan silicon metal (Si) ditumbuk hingga halus untuk memudahkan proses
peleburan, kemudian timbang sesuai dengan komposisinya.
4. Tembaga (Cu) yang berbentuk silinder ditimbang sesuai komposisinya dan
dipotong sesuai tinggi kowi.
5. Bahan bakar solar dan corong untuk pengisian disiapkan.
6. Tabung solar disi solar secukupnya lalu diberi tekanan dengan memakai
pompa hingga bar tekanan penuh.
7. Burner dibersihkan dengan kompresor dan diberi TBA pada penghubung
selang tembaga.
8. Selang tembaga disambungkan dengan tabung solar, dan burner Diberi TBA
3.3.4 Proses Peleburan dan Pengecoran Logam
Prosedur Peleburan adalah sebagai berikut :
1. Aluminium (Al), silicon (Si), dan tembaga (Cu) yang sudah ditimbang dan
dikelompokkan disiapkan.
2. Aluminium (Al), silicon (Si), dan tembaga (Cu) dimasukkan ke dalam kowi
sesuai dengan komposisinya.
3. Kowi diletakkan didalam tungku dan dibawahnya diberi batu tahan api agar
semburan dari burner pas menuju ke kowi.
41
5. Api dinyalakan pada burner dan tunggu sampai panas.
6. Setelah burner mulai panas dan solar mulai menyembur. Tuas tabung solar
akan dibuka (dilakukan penyetelan nyala api burner).
7. Setelah kurang lebih 5 menit, nyala api akan menunjukan pengapian
sempurna.
8. Aluminium (Al) mulai melunak sekitar 40menit.
9. Kowi ditutup agar tidak ada panas yang terbuang.
10.Paduan diaduk agar aluminium (Al), silikon (Si) dan tembaga (Cu) tercampur
dengan baik.
11.Sekitar 56 menitbahan sudah terlebur sempurna.
12.Kowi dapat diangkat dari tungku dengan tang penjepit selanjutnya dituang ke
dalam cetakan gerabah yang sudah dipersiapkan.
13.Penuangan membutuhkan waktu kurang lebih sekitar 30 detik.
3.3.5 Pembongkaran Hasil Coran
Paduan yang sudah dicor akan didiamkan selama 6 jam hingga dingin.
Cetakan terbuat dari tanah liat atau gerabah, maka dalam proses pembongkaran hasil
coran dilakukan dengan cara memukul dengan palu hingga cetakan pecah dan
pecahkan diseluruh bagian cetakan hingga tidak ada benda uji yang menempel
dengan cetakan. Setelah berhasil dibongkar maka selanjutnya benda uji akan dibentuk
dengan alat milling
3.4 Pembuatan Benda Uji
Hasil coran berupa 2 plat kotak dengan ukuran 15 cm x 15 cm x 3cm
selanjutnya akan diratakan dengan mesin milling, benda uji akan diratakan sehingga
mencapai ketebalan 2 - 2,5 cm. Hasil coran digergaji menjadi 10 bagian, dan dibubut
hingga membentuk silinder dengan dimensi 12 cm x 1 cm x 1cm, sehingga
menghasilkan 20 spesimen benda uji. Dalam 4 bulan, per bulannya 3 spesimen yang
Sebagai landasan 3 spesimen dengan umur 0 bulan, akan diuji massa jenis, uji tarik,
dan uji kekerasan.
Gambar 3.21 Tabel Standar Tes Tegangan dengan Spesimen Bundar dan Contoh
Spesimen Ukuran Kecil yang Proposional sebagai Standar Spesimen
(Sumber : ASTM A370. : Standard Test Method and Definitions for Mechanical
Testing of Steel Products)
Menurut tabel ASTM A370 seperti pada Gambar 3.2 sebagai spesimen uji
tarik penulis mengambil ukuran standar yaitu, Small-Size Spesimens Proportional to
Standard dengan Nominal Diameter 6.25mm, Gage length (G) 25.0mm, Diameter (D)
6.25, Radius of fillet (R) 5mm, dan Length of reduced section (A) 32mm. Berikut
43
Gambar 3.22 Dimensi spesimen
3.5 Tahap Pengujian Bahan
3.5.1 Pengujian Tarik
Pengujian tarik dilakukan dengan tujuan untuk menentukan sifat-sifat mekanis
material antara lain kekuatan tarik dan regangan.
Proses pengujian tarik adalah sebagai berikut:
a. Benda uji dipasang 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, diusahakan agar
kedudukan dari benda uji betul-betul vertical, kemudian kedua penjepit atau
chuck dikencangkan.
b. Benda uji diberi beban tarik, sehingga benda uji akan bertambah panjang dan
sampai pada saat benda uji tersebut akan putus atau patah. Perpatahan yang
diharapkan adalah pada bagian panjang ukur dari benda uji, apabila patah
c. Data yang didapatkan kemudian dicatat selama pengujian tarik (pertambahan
beban dan pertambahan panjang) dengan interval yang ditentukan.
d. Beban tarik maksimum dan kekuatan tarik maksimum setelah benda uji putus
dicatat.
e. Pertambahan panjang yang tertera pada mesin uji dicatat setelah benda uji
patah.
3.5.2 Pengujian Massa Jenis
Proses pengujian Massa Jenis adalah sebagai berikut :
a. Spesimen diberi nomor menurut komposisinya, antara paduan Al 8,5%Si
-2%Cu dan Al kondisi awal.
b. Spesimen ditimbang dengan menggunakan neraca digital sebagai data (m).
c. Spesimen diukur volumenya dengan menggunakan gelas ukur berkapasitas 50
ml.
d. Gelas ukur diisi air sebanyak 40 ml.
e. Spesimen dimasukkan ke dalam gelas ukur. Selisih penambahan volume
dicatat sebagai data (v).
f. Data spesimen kemudian ditentukan massa jenisnya dengan menggunakan
rumus:
g. Dengan, adalah massa jenis dengan satuan gram/dm3, merupakan massa
45
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Paduan Aluminium
Pengujian komposisi bahan uji dilakukan di Polikteknik Manufaktur Ceper.
Uji komposisi ini bertujuan untuk mengetahui unsur unsur yang terdapat logam
aluminium yang akan di padukan dengan unsur Si dan Cu. Hasil pengujian komposisi
dapat dilihat pada tabel 4.1.
Tabel 4.1 adalah paduan komposisi aluminium, dapat dilihat aluminium sudah
memiliki kadar Si 0,194% dan Cu 0,17%, maka kadar Si dan CU yang ditambahkan
pada aluminium sebanyak 8.306% dan 3,83%.
4.2 Data Penelitian Pengujian Massa Jenis
Pengujian massa jenis dilakukan pada semua spesimen aluminium yang tidak
diberi campuran logam lain dan semua spesimen paduan Al-8,5%Si-4%Cu. Semua
spesimen di ukur volume dan massa pada saat sebelum dikorosikan di pinggir pantai.
Pengukuran volume menggunakan gelas ukur, dan pengukuran massa menggunkan
neraca digital. Perhitungan massa jenis diperoleh dengan:
m = 19,818 gram
v = 7,30 ml
= 0,0073 dm3
⁄
⁄
47
Tabel 4.2 Massa Jenis Aluminium Kondisi Awal
No volume
Tabel 4.3 Massa jenis Al-8,5%Si-4%Cu
No volume
Pada hasil massa jenis Tabel 4.2 dan Tabel 4.3 terdapat hasil data yang kurang
baik sehingga diperlukan perhitungan ulang dengan menggunakan rumus standar
deviasi. Perhitungan standar deviasi:
√∑ ̅
Berikut adalah data massa jenis yang sudah menggunkan rumus standar
deviasi. Dapat dilihat pada tabel Tabel 4.5 dan Tabel 4.7.
Tabel 4.4 Hasil Perhitungan Standar Deviasi Aluminium Kondisi awal
st dev rata rata max Min
37,50 2674,59 2712,09 2637,09
Tabel 4.5 Massa Jenis Aluminium Kondisi Awal Setelah Menggunakan Perhitungan
49
= 9,8 m/s2 X 11,9 kg/mm2
= 116,79 Mpa
Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Standar Deviasi Aluminium Paduan
st dev rata rata max Min
152,69 2774,42 2927,12 2621,72
Tabel 4.7 Massa Jenis Aluminium Paduan Al-8,5%Si-4%Cu Setelah Menggunakan Perhitungan Standar Deviasi
4.3 Data Penelitian Pengujian Kekuatan Tarik
Pengujian Kekuatan tarik dilakukan pada spesimen aluminium kondisi awal
dan spesimen paduan Al-8,5%Si-4%Cu yang tidak dikorosi dan yang dikorosi di
pinggir pantai. Pengujian menggunkan alat uji tarik, dan menghasilakn nilai beban
tarik (Kg), elongasi atau pertambahan panjang (mm) dan grafik hubungan beban dan
pertambahan panjang, dengan perhitungan Kekuatan tarik dengan rumus:
`Hasil pengujian aluminium kondisi awal dan paduan Al-8,5%Si-4%Cu dapat dilihat
pada Tabel 4.8, Tabel 4.9 dan Gambar 4.1.
Tabel 4.8 Kekuatan Tarik aluminium kondisi awal
51
Tabel 4.9 Kekuatan Tarik paduan Al -8,5%Si -4%Cu
4.5Pembahasan
Proses peleburan aluminium, tembaga dan silicon dilakukan secara manual
menggunakan burner dengan bahan bakar solar yang di kompresikan, tempat yang
digunakan dalam pengecoran adalah gerabah tanah liat. Proses pembentukan atau
machining dilakukan dengan mesin gergaji dan mesin bubut, yang menghasilkan 30
buah spesimen yang terdiri dari 15 buah spesimen kondisi awal tanpa menggunakan
Si dan Cu. 15 buah spesimen aluminium paduan Al-8,5%Si-4%Cu. Sebelum diujikan
korosi, semua spesimen ditimbang di laboratrium analisa pusat, Fakultas Farmasi,
Universitas Sanata Dharma. Setiap spesimen diberikan nomer. Pada tanggal 15
desember 2015 spesimen mula pengkorosian dengan di gantungkan di pinggir pantai
Pelangi, Depok, Bantuk , Daerah Istimewa Yogyakarta. Setiap tanggal 15 dengan
rentang satu bulan. Proses pengambilan benda uji di pantai dilakukan sebanyak empat
kali pada setiap tanggal 15 dan pengambilan data berakhir pada tanggal 15 April
2016. Setiap bulannya mengambil 3 spesimen yang akan ditimbang, mengukur
volume, dan dimensi spesimen. Dan pengambilan data pengujian tarik.
4.5.1 Pembahasan Pengujian Massa Jenis
Tabel 4.2 dan Tabel 4.3 menunjukkan perbedaan rata-rata massa jenis antara
spesimen aluminium kondisi awal dengan spesimen paduan Al-8,5%Si-4%Cu
meningkat 5%, dengan massa jenis kondisi awal 2674,59 gr/dm3 dan massa jenis
rata-rata spesimen paduan Al-8,5%Si-4%Cu 2804,904 gr/dm3. Peningkatan massa jenis
Al-8,5%Si-4%Cu disebabkan karena 8,5% massa Silikon menggantikan 8,5% masa
aluminium dengan massa jenis silicon toritis 2329 gram/dm3, dan 4% massa tembaga
53
4.5.2 Pembahasan Pengujian Kekuatan Tarik Terhadap Korosi
Hasil grafik Kekuatan Tarik pada Aluminium murni dengan Aluminium
paduan bisa dilihat pada gambar 4.1.
Gambar 4.1 Hasil akhir Kekuatan Tarik aluminium setelah proses korosi 4 bulan
Pada Gambar 4.1 dapat dilihat kekuatan tarik sebelum diberikan perlakuan
korosi spesimen paduan Al-8,5%Si-4%Cu lebih tinggi daripada aluminium kondisi
awal. Saat belum diberikan perlakuan korosi kekuatan tarik dari aluminium kondisi
awal adalah 112,71 MPa dan pada spesimen padauan Al-8,5%Si-4%Cu sebesar
135,39 MPa .
Dengan mencoba tidak mengikut sertakan spesimen no 8,9 dan 11 disajikan
pada Gambar 4.6, analisa yang dapat diambil adalah penambahan logam Cu dan Si
membuat aluminium ini menjadi lebih tinggi kekuatan tariknya dan lebih tahan korosi
dari pada aluminium kondisi awal tanpa Cu dan Si. Pada bulan ke-4 kekuatan tarik
pada spesimen aluminium kondisi awal sebesar 27,70MPa dan kekutan tarik pada
spesimen paduan Al-8,5%Cu-4%Si 117,28 MPa . Rata-rata penurunan dari spesimen
tegagan tariknya 113,22 MPa dan presentasenya 16%. Jadi penambah logam Cu dan
Si meningkatkan 18% kekuatan tarik dari aluminium kondisi awal.
Kondisi udara di pinggir pantai yang bersifat korosif. Kadar garam atau NaCl
pada udara pinggir pantai sangat mudah bereaksi dengan aluminium dan
menghasilkan Aluminium Klorida (AlCl3). Aluminium klorida berbentuk seperti
butiran berwarna putih dan menempel pada permukaan. Pada saat udara menjadi
lembab atau saat pagi hari udara menghasilkan embun, terjadi reaksi kimia seperti
berikut:
Dapat disimpulkan ketika aluminium klorida bereaksi dengan uap air, tidak
terbentuk aluminium oksida yang bersifat melindungi spesimen dari korosi. Sehingga
terjadi pengikisan pada permukaan selama perlakuan korosi di pinggir pantai.
Permukaan spesimen yang terkikis ini menyebabkan penurunan kekuatan tarik yang
sangat signifikan. Data hasil penelitian menunjukkan, secara keseluruhan pada
aluminium kondisi awal dan Al paduan (Al-8,5%Si-4%Cu) tetap mengalami
55
BAB V
KESIMPULAN
5.1 kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, dapat ditarik kesimpulan
sebagai berikut:
1. Penambahan 8,5%Si-4%Cu meningkatnya massa jenis sebesar 4% dari
spesimen aluminium murni, yang awalnya 2674,59 gr/dm3 menjadi
2782,50 gr/dm3. Kekuatan tarik spesimen paduan Al-8,5%Si-4%Cu
meningkat 32% dibandingkan spesimen aluminium murni. Rata-rata
penurunan kekuatan tarik aluminium murni adalah 21,25 MPa per
bulannya sedangkan penurunan kekuatan tarik spesimen paduan 3,90
MPa per bulannya
2. Perlakuan korosi selama empat bulan menyebabkan penurunan
kekuatan tarik. Penurunannya sebesar 75,42% dari 112,71 MPa
menjadi 26,67 MPa. Sedangkan pada Spesimen aluminium paduan,
penurunan kekuatan tarik hanya 13% dalam waktu empat bulan, dari
