ANALISA PENGARUH PENAMBAHAN CU PADA MATRIKS KOMPOSIT ALUMINIUM REMELTING PISTON BERPENGUAT PASIR SILIKA TERHADAP KEKUATAN IMPAK DAN STUKTUR MIKRO PADA KOMPOSIT MATRIK ALUMINIUM DENGAN METODE STIR CASTING.

(1)

ANALISA PENGARUH PENAMBAHAN CU PADA MATRIKS

KOMPOSIT ALUMINIUM

REMELTING

PISTON

BERPENGUAT PASIR SILIKA TERHADAP KEKUATAN

IMPAK DAN STUKTUR MIKRO PADA KOMPOSIT MATRIK

ALUMINIUM DENGAN METODE

STIR CASTING

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh :

FAJAR PAUNDRA NIM. I1413011

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS

SEBELAS

MARET

(2)

(3)

(4)

ANALISA PENGARUH PENAMBAHAN CU PADA MATRIKS

KOMPOSIT ALUMINIUM

REMELTING

PISTON

BERPENGUAT PASIR SILIKA TERHADAP KEKUATAN

IMPAK DAN STUKTUR MIKRO PADA KOMPOSIT MATRIK

ALUMINIUM DENGAN METODE

STIR CASTING

Fajar Paundra Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta

E-mail :fajarpaundra@gmail.com

Abstrak

AMC (Aluminium Matrix Composites) merupakan material yang memiliki potensi besar untuk dikembangkan. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh penambahan variasi Cu terhadap kekuatan impak dan struktur mikro pada komposit Al-Si. Fraksi massa pasir silika yang digunakan sebanyak 3% dan penambahan Cu dengan variasi 0, 1, 2, 3 dan 4%. Proses pembuatan komposit menggunakan metode stir castingdengan kecepatan pengadukan 600 rpm selama 5 menit pada temperatur semi solid. Spesimen diuji menggunakan mikroskop optik dan alat uji impakcharpy. Nilai kekuatan impak komposit aluminium tanpa penambahan Cu sebesar 0,333 j/mm2, setelah ditambahkan Cu kekuatannya terus menurun hingga penambahan Cu 4% nilai kekuatan impak menjadi 0,104 j/mm2. Pengamatan mikroskop optik memperlihatkan porositas dan persebaran yang semakin merata antara matriks dengan penguat SiO2seiring dengan penambahan

Cu pada komposit. Dari hasil pengujian diketahui bahwa kekuatan impak menurun seiring dengan penambahan fraksi massa Cu. Hal ini disebabkan karena penambahan Cu dapat meningkatkan porositas dan terbentuk fasa CuAl2 yang

bersifat getas.

(5)

v

ANALYSIS EFFECT CU ADDING AT ALUMINIUM MATRIX

COMPOSITE PISTON REMELTING REINFORCED SILIKA

SAND ON IMPACT STRENGHT AND MICRO STRUCTURE

AT ALUMINIUM MATRIX COMPOSITE WITH STIR

CASTING METHOD

AMC (Aluminium Matrix Composite) is material which has a great potential for being developed. This research was done to find effect added of Cu variation for impact strength and microstructure on Al-Si composite. Mass fractions of sand silika is 3% and Cu variation adding is 0, 1, 2, 3 & 4%. Composite manufacture is using stir casting method with stirring 600 rpm during of 5 minutes on semi solid temperature. Speciments were tested using optical microscope and impact charpy testing machine. The value impact of composite without adding Cu is 0,333 J/mm2 after added Cu value down. Until adding Cu 4% the value impact is 0,104 J/mm2. Micro photograph showed the result of porosity and SiO2unform distribution with the adding of Cu to the composite. From the test results it is known that the strength of the impact decreases with mass fraction addition Cu. This is because the addition of Cu can increase the porosity and formed CuAl2 phase which are brittle.

(6)

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan kenikmatan

kepada kita semua sehingga laporan tugas akhir ini dapat penulis selesaikan.

Tujuan penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi sebagian persyaratan guna

mencapai gelar sarjana teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Sebelas Maret Surakarta. Tugas akhir ini memaparkan pengaruh penambahan Cu

pada komposit matriks aluminium remelting piston berpenguat silika terhadap

kekuatan impak dan struktur mikro.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah

membantu dalam penelitian dan penulisan laporan tugas akhir ini, khususnya

kepada :

1. Ayah, Ibu dan keluarga tercinta atas segala dukungan, doa dan bimbingan

sehingga penulis bisa menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Bapak Teguh Triyono, ST, MEng dan Bapak Wahyu Purwo Raharjo, ST.,

MT selaku dosen pembimbing yang telah memberikan arahan dan

masukan selama penyusunan tugas akhir ini.

3. Bapak Dr. Eng. Syamsul Hadi, ST., MT selaku Ketua Jurusan Teknik

Mesin Fakultas Teknik UNS.

4. Ibu Indri Yaningsih, ST., MT, Bapak Heru Sukanto, ST., MT dan Bapak

Dr. Joko Trijono, ST., MT, selaku dosen penguji.

5. Bapak Eko Prasetya Budiana, ST., MT selaku dosen pembimbing

akademik.

6. Semua dosen Teknik Mesin FT UNS yang telah membuka wacana

keilmuan penulis.

7. Teman-teman S1 Teknik Mesin UNS dan Annisa Indah Setyawati yang

telah memberikan dukungan dan motivasi dalam menyelesaikan tugas

akhir ini.

8. Serta semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, atas bantuan

dan dorongan semangat serta doanya. Terima kasih, semoga Allah SWT

(7)

vii

Penulis menyadari, bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak

kekurangan. Oleh karena itu, bila ada saran, koreksi dan kritik demi

kesempurnaan skripsi ini, akan penulis terima dengan ikhlas dan dengan ucapan

terima kasih.

Dengan segala keterbatasan yang ada, penulis berharap skripsi ini dapat

digunakan sebagaimana mestinya.

Surakarta, Februari 2016

(8)

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ... i

SURAT TUGAS ... ii

HALAMAN PENGESAHAN ... iii

ABSTRAK ... iv

ABSTRACT ... v

KATA PENGANTAR ... vi

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR TABEL ... x

DAFTAR GAMBAR ... xi

BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 2

1.4 Tujuan Penelitian ... 2

1.5 Manfaat Penelitian ... 3

1.6 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II. LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka ... 4

2.2 Dasar Teori ... 5

2.2.1 Komposit ... 5

2.2.2 Klasifikasi Komposit ... 6

2.2.3 Komposit Bermatrik Logam ... 6

2.2.4 Bahan Penyusun Komposit Matrik Logam ... 7

2.2.5 Fabrikasi Komposit Matrik Logam ... 11

2.2.6 Proses Pembuatan Komposit AlSi... 14

2.2.7 Pengujian Impak ... 15

2.2.8 Pengujian Densitas dan Porositas ... 16

2.2.9 Pengujian Metalografi ... 18

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tempat Penelitian ... 19

3.2 Alat dan Bahan ... 19

3.2.1 Alat ... 19

3.2.2 Bahan ... 22

3.3 Proses Pembuatan Komposit AlSi ... 23

3.4 Karakteristik AlSi ... 24

3.4.1 Pengujian Impak ... 24

3.4.2 Pengujian Densitas dan Porositas ... 24

3.4.3 Pengujian Foto Makro ... 25

3.4.4 Pengujian Metalografi Mikro ... 25

3.4.5 Pengamatan SEM ... 26

3.5 Diagram Alir Penelitian ... 27

BAB IV. HASIL DAN ANALISA 4.1 Kekuatan Impak Komposit Matrik Alumunium ... 28

(9)

ix

4.1.3 Pengamatan Makro Terhadap Penampang Patahan... 32

4.2 Pengamatan Struktur Mikro... 34

4.3 Pengamatan SEM ... 35

BAB V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 38

5.2 Saran ... 38

DAFTAR PUSTAKA ... 39

(10)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Diagram fasa Al-Si... 9

Gambar 2.2 Tetahedron silika-oksigen ... 10

Gambar 2.3 Penataan silikon dan oksigen atom dalam satuan sel kristobalit, polimorf dari SiO2 ... 11

Gambar 2.4 Skema prosesstir casting... 13

Gambar 2.5 Dimensi spesimen uji impakcharpy... 15

Gambar 2.6 Ilustrasi skematis pengujian impak ... 15

Gambar 2.7 Skema pengujian densitas ... 17

Gambar 3.1 Peralatanstir casting... 19

Gambar 3.2 Alat uji mikro Euromex... 20

Gambar 3.3 Alat uji makro Olympus ... 20

Gambar 3.4 Alat uji impakcharpy... 21

Gambar 3.5 Timbangan digital ... 21

Gambar 3.6 Pasir silika ... 22

Gambar 3.7 Serbuk tembaga ... 23

Gambar 3.8 Diagram alir penelitian... 27

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara fraksi massa Cu dengan kekuatan impak ... 29

Gambar 4.2 Grafik hubungan antarapenambahanCu dengan nilai porositas... 31

Gambar 4.3 Penampang patahan... 33

Gambar 4.4 Struktur mikro komposit ... 34

Gambar 4.5 Hasil uji SEM pada komposit tanpa penambahan Cu ... 36

Gambar 4.6 Hasil uji SEM pada penambahan Cu 2% ... 36

(11)

xi

DAFTAR TABEL