ANALISA KEKERASAN PADA PENGECORAN ALUMINIUM
TERHADAP PROSES ARTIFICIAL AGING DENGAN VARIASI
SUHU (150˚C,175˚C,200˚C)
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Oleh: ASRI NUR AMIN
D200 150 190
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2020
2
1
ANALISA KEKERASAN PADA PENGECORAN ALUMINIUM TERHADAP PROSES ARTIFICIAL AGING DENGAN VARIASI SUHU
(150˚C,175˚C,200˚C) Abstrak
Pengecoran merupakan proses peleburan logam dengan cara dicairkan kemudian dituang ke dalam cetakan dan dibiarkan hingga membeku.Logam yang digunakan pada penelitian ini adalah Aluminium karena memiliki berat jenis yang ringan, tahan terhadap korosi dan mudah didapatkan . Dari hasil pengujian EDX didapatkan unsur-unsur yang terkandung dalam produk cor jika di rata-rata diantaranya adalah (Al)70,03%, (C)13,24%, (Si)10,15, (Fe)1,17%, (Ni)2,75%, (Cu)2,48%.Dilihat dari unsur yang ada ,maka dapat digolongkan Aluminium Paduan (Al-Si) Hasil penelitian pada pengujian SEM unsur yang paling dominan adalah Aluminium(Al) .Pada foto struktur morfologi,variasi Aging 150˚C terlihat struktur kristal lebih besar dibandingkan dengan variasi aging 175˚C dan 200˚C.dapat disimpulkan semakin tinggi nilai kekerasan maka semakin kecil bentuk kristalnya. Analisa data menunjukkan bahwa nilai dari hasil pengujian kekerasan Rockwell pada Aging 150˚C yaitu sebesar 69,11HRB.Sedangkan pada Aging 175˚C sebesar 74,46HRB, dan Nilai kekerasan paling tinggi terjadi pada Aging 200˚C yaitu 80,36HRB.
Kata Kunci : Pengecoran,Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy,Scanning Electrone Microscope, Kekerasan(Rockwell),
Abstract
Casting is a metal smelting process by melting and then poured into a mold and allowed to freeze. The metal used in this study is Aluminum because it has a light density, corrosion resistant and easy to obtain From the EDX test results, it was found that the elements contained in the cast product were (Al) 70.03%, (C) 13.24%, (Si) 10.15, (Fe) 1.17%. , (Ni) 2.75%, (Cu) 2.48%. Judging from the elements that exist, it can be classified as Aluminum Alloy (Al-Si)
The results of the research on SEM testing of the most dominant element is Aluminum (Al). In the morphological structure photo, the variation of Aging 150˚C shows that the crystal structure is bigger than the aging variation 175˚C and 200˚C. It can be concluded that the higher the hardness value, the more small crystal shape Analysis of the data shows that the value of the Rockwell hardness test results at Aging 150˚C is 69.11HRB. While at Aging 175˚C is 74.46HRB, and the highest value of violence occurs at Aging 200˚C that is 80.36HRB.
Keywords : Casting,,Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy,Scanning Electrone MicroscopeHardness(Rockwell)
2 1. PENDAHULUAN
Aluminium paduan merupakan material utama yang saat ini digunakan banyak Industri. Aluminium dipilih karena memiliki sifat ringan dan kekuatanya dapat dibentuk dengan cara dipadu dengan unsur lain.penambahan unsur paduan terhadap aluminium dapat dilakukan untuk meningkatkan kekuatan fisis dan mekanis logam tersebut, seperti paduan antara aluminium dengan magnesium (Al-Mg) yang mempunyai ketahanan korosi yang sangat baik.jika sedikit magnesium di tambahkan pada aluminium maka pengerasan penuaan akan sangat jarang terjadi(Surdia, T. 2005 : 143).
Pengecoran logam merupakan proses manufaktur dengan memanaskan logam hingga mencapai titik cair dan menuangkan cairan logam tersebut ke dalam cetakan sehingga berbentuk seperti rongga cetakan.tujuan dari pengecoran adalah untuk menghasilkan produk yang berkualitas dan ekonomis yang bebas cacat serta sesuai yang kita butuhkan .
Perlakuan panas adalah proses untuk memperbaiki sifat dari logam dengan jalan memanaskan coran sampai temperatur yang cocok, kemudian dibiarkan beberapa waktu pada temperatur itu, kemudian didinginkan ke temperatur yang lebih rendah dengan kecepatan yang sesuai. Surdia, T. Dan Kenji, C. (1999:130) dengan perlakuan panas (heat threatmen) yang dapat membentuk gabungan atau mengubah sifat baja, aluminium dan yang lainya dari yang mudah patah menjadi lebih kuat atau juga dapat merubah sifat baja dari yang lunak menjadi sangat keras dan sebagainya. Heat Treatment merupakan proses kombinasi antara pemanasan dan pendinginan terhadap logam atau paduan dalam keadaan padat dalam jangka waktu tertentu yang dimaksudkan untuk memperoleh sifat – sifat tertentu pada logam atau paduan.
Dalam penelitian ini digunakan material aluminium bekas menggunakan cetakan pasir hitam dan dilakukan anging pada suhu 150˚C, 175˚C, 200˚C.Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh aging terhadap kualitas pengecoran maka perlu dilakukan beberapa pengujian diantaranya Uji kekerasan dan Uji SEM-EDX .
3
Pengujian kekerasan menggunakan uji kekerasan Rockwel bertujuan untuk mengetahui nilai kekerasan pada material .pada pengujian SEM-EDX untuk mengetahui Struktur morfologi dan komposisi kimia yang terkandung pada material uji.
2. METODE
2.1. Diagram Alir Penelitian
Pada Gambar 1 berikut disajikan diagram alir dari penelitian ini:
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian 2.2. Bahan dan Alat Penelitian
2.2.1. Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan pada penelitian ini menggunakan Aluminium hasil pengecoran yang dilakukan oleh Anwar (2019).
4
Ada beberapa peralatan yang digunakan dalam penelitian ini, diantaranya adalah : 1. Ragum 2. Gergaji Besi 3. Amplas 4. Autosol 5. Jangka Sororng 6. Furnace Chamber
7. Alat Uji SEM-EDX
8. Alat uji kekerasan rockwell
2.3. Tahapan Penelitian 2.3.1. Pengujian SEM-EDX
1. Menyiapkan spesimen dan Alat untuk persiapan pengujian (Spesimen,Gergaji,Amplas,Autosol,Tanggem dll).
2. Menjepit spesimen menggunakan Tanggem
3. Melakukan pemotongan menggunakan Gergaji dengan ukuran 0,8cm dan Tebalnya 2mm
4. Mengamplas spesimen dengan amplas nomor 80, 240, 1000, 2000, sampai 5000
5. Melakukan pemolesan spesimen menggunakan kain yang telah diberi Autosol agar spesimen lebih rata dan bersih dari kotoran sisa pengamplasan
6. Melakukan pengujian menggunakan alat SEM-EDX Type JEOL JSM-6510LA 7. Melakukan pengamatan dan Analisa Struktur Morfologi dan komposisi kimia. 2.3.2. Pengujian Kekerasan Rockwell
1. Menyiapkan spesimen yang akan diuji (spesimen diamplas supaya bekas pijakan dapat terlihat jelas), kondisikan rata dan tegak lurus pada bend uji. 2. Nyalakan mesin uji kekerasan Rockwell
3. Menentukan indentor pada alat pengujian, untuk paduan aluminium digunakan skala HRB dengan indentor bola baja 1/16” dan beban 100kgf.
4. Menempatkan spesimen pada stage
5. Pilih titik yang akan diuji dan arahkan indentor dengan spesimen.
6. Tekan tombol start dan tunggu hingga indikator menunjukan hasiil pengujian 7. Mencatat hasilnya.
5 3.HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Komposisi Kimia
Tabel 1.Hasil Uji Komposisi Kimia Variasi Aging 150˚C
Nama Sampel Uji Komponen Nilai Hasil Analisis (%)
Variasi Aging 150˚C C 10,94 Al 76,49 Si 6,99 Fe 0,49 Ni 0,35 Cu 4,22 Zn 0,51
Tabel 2.Hasil Uji Komposisi Kimia Variasi Aging 175˚C
Nama Sampel Uji Komponen Nilai Hasil Analisis (%)
Variasi Aging 150˚C C 10,94 Al 76,49 Si 6,99 Fe 0,49 Ni 0,35 Cu 4,22 Zn 0,51
Tabel 3.Hasil Uji Komposisi Kimia Variasi Aging 200˚C
Nama Sampel Uji Komponen Nilai Hasil Analisis (%)
Variasi Aging 200˚C C 14,62 Al 64,60 Si 11,99 Fe 2,07 Ni 5,53 Cu 1,18
6
Dari hasil pengujian komposisi kimia pada variasi Aging 150˚C terdapat 7 unsur.Pada Variasi Aging 175˚C terdapat 6 Unsur dan pada Variasi Aging 200˚C . Dilihat dari unsur yang ada pada material ini dapat dikategorikan kedalam casting alloy aluminium-Silikon (Al-Si).
1.2 Pengujian SEM (Scanning Electron Microscope)
Pengujian SEM bertujuan untuk mengetahui sruktur morfology atau struktur micro yang terkandung pada spesimen.Pada pengujian SEM ini menggunakan alat merk JEOL tipe JSM-6510LA yang dilakukan di Laboratorium Terpadu Undip. 1.2.1 Variasi Spesimen Aging 150˚C
Gambar 2. Struktur Morfologi dan identivikasi elemen pada Variasi Aging 150˚C
7 3.2.2 Variasi Spesimen Aging 175˚C
Gambar 3. Struktur Morfologi dan identivikasi elemen pada Variasi Aging 175˚C 3.2.3 Variasi Spesimen Aging 200˚C
8
Gambar 4. Struktur Morfologi dan identivikasi elemen pada Variasi Aging 200˚C 3.3 Pengujian Kekerasan Rockwell
Pengujian kekerasan menggunakan uji kekerasan jenis rockwell di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Muhammadyah Surakarta.
Gambar 5. posisi titik uji kekerasan rockwell pada spesimen
Tabel 4. Hasil uji kekerasan Rockwell pada spesimen variasi Aging 150˚C
Titik Variasi Spesimen Indikator Bola Baja (Inchi) Beban(Kgf) Nilai Kekerasan (HRB) Rata-Rata (HRB) 1 aging 150°C 1/16 100 68,5 69,11 2 1/16 100 70,9 3 1/16 100 70,2 4 1/16 100 67,5 5 1/16 100 71,2 6 1/16 100 68,8 7 1/16 100 66,7
Tabel 5. Hasil Uji Kekerasan Rockwell pada spesimen Variasi Aging 175˚C
Titik Variasi Spesimen Indentor Bola Baja (Inchi) Beban (kgf) Nilai Kekerasan (HRB) Rata-rata (HRB)
9 1 Aging 175°C 1/16 100 73,5 74,46 2 1/16 100 75,6 3 1/16 100 75,2 4 1/16 100 74,1 5 1/16 100 74,5 6 1/16 100 73,8 7 1/16 100 74,5
Tabel 6.Hasil Uji Kekerasan Rockwell pada spesimen Variasi Aging 200˚C Titik Variasi Spesimen Indentor Bola Baja (Inchi) Beban (kgf) Nilai Kekerasan (HRB) Rata-rata (HRB) 1 aging 200°C 1/16 100 79,5 80,36 2 1/16 100 80,3 3 1/16 100 81,1 4 1/16 100 79,3 5 1/16 100 80,5 6 1/16 100 80,6 7 1/16 100 81,2
10
Gambar 6 Histogram hasil Uji kekerasan Rockwell 4.PENUTUP
4.1Kesimpulan
Setelah dilakukan penelitian dan menganalisa maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Dari hasil pengujian EDX diperoleh hasil komposisi kimia terdiri dari beberapa unsur yang memiliki persentase komposisi yang berbeda di setiap variasi Aging.Variasi Aging 150˚C terdapat 7 unsur,variasi Aging 175˚C terdapat 6 unsur dan Aging 200˚C terdapat 6 unsur .Jika ditinjau dan di rata-rata dari ketiga variasi Aging tersebut maka diperoleh unsur yang dominan yaitu Al(70,03),C(13,24),Si(10,15).dilihat dari unsur yang ada ,maka dapat digolongkan logam aluminium paduan (Al-Si).
2. Dari hasil pengujian SEM unsur yang paling dominan adalah unsur Aluminium(Al) yang ditandai dengan gumpalan terang ke abu-abuan,Sedangkan Silicon(Si) berupa garis hitam memanjang seperti jarum.Pada foto struktur morfologi ,variasi Aging 150˚C terlihat struktur kristal lebih besar dibandingkan dengan variasi Aging 175˚C dan 200˚C.maka dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi nilai kekerasan maka bentuk struktur kristal semakin kecil.
69.11 74.46 80.36 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
AGING 150˚C AGING 175˚C AGING 200˚C
Ni la i K ek er as an (H RB ) Variasi Aging
11
3. Dari Hasil pengujian kekerasan Rockwell pada spesimen Variasi Aging 150˚C
menunjukkan persentase nilai kekerasan rata-rata sebesar 69,11 HRB. Sedangkan pada Variasi Aging 175˚C persentase nilai kekerasan sebesar 74,46 HRB dan untuk Variasi Aging 200˚C nilai kekerasanya adalah 80,36.Dapat disimpulkan bahwa Artificial Aging dapat meningkatkan nilai kekerasan pada produk cor.
4.2Saran
1. Mencari referensi sebanyak mugnkin tentang pengecoran ,sifat sifat logam guna kelancaran penelitian.
2. Mempersiapkan Alat dan bahan sebaik mungkin untuk mendapatkan hasil pengujian yang tepat.
3. Sebaiknya memilih tempat pengujian yang baik untuk mendapatkan hasil yang tepat.
DAFTAR PUSTAKA
Anwar, S., 2019, Pengaruh Variasi Suhu Artificial Aging (150˚C,175˚C,200˚C)Terhadap hasil Coran Aluminium menggunakan cetakan pasir hitam dengan bentonit 7%, Universitas Muhammadiyah Surakarta
Fathia, A., 2018, Sintesis Dan Karakterisasi Graphene Oxide Terkombinasi Nano Partikel Perak Dalam Fase Cair, Universitas Negeri Jogja
Jang, J.H., 2012, Effect of solution treatment and artificial aging on microstructure and mechanical properties of Al–Cu alloy, Pusan National University
Majanasastra, B.S., 2015, Pengaruh Variable Waktu (Aging Heat Treathment) Terhadap Peningkatan Kekerasan Permukaan Dan Struktur Micro Kepala Piston Sepeda Motor Honda Vario,Jakarta. Universitas Islam 45 Bekasi. Subagyo, N.I., 2017, Analisys Pengaruh Artificial Aging Terhadap Sifat Mekanis
12
Surdia, T., Saito, S., 1992, Pengetahuan Bahan Teknik, Jakarta. Paradnya Paramita
Sultoni, A., 2017, Study Uji Kekerasan Rockwell Superficial vs MicroVickers,
Surabaya. Baristand Indusri
Schonmetz, A. 1990, Pengetahuan Bahan Dalam Pengerjaan Logam, Bandung. Angkasa.
Wijayanto, S., 2019, Variasi komposisi Bentonite pada Cetakan Pasir Blok Silinder Mesin Pemotong Rumput, Universitas Negeri Semarang.
