PENGARUH VARIASI KONSENTRASI TEMBAGA TERHADAP NILAI KEKERASAN DAN KEKUATAN TARIK
PADA PENGECORAN ALUMINIUM A1100
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Sebagai Salah Satu Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik PProgram Starta Satu ( S1 ) Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh :
MUHAMMAD NUR SAIFUL 201610120311068
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2021
iii
iv
v
vi
vii
RIWAYAT HIDUP
Muhammad Nur Saiful, lahir di Trenggalek, 06 Februari 1997 anak dari Ayah Nanang Suparlan dan Ibu Jarwati.
Sekolah di SDN 1 Karanganyar lulus tahun 2009, SMPN 1 Gandusari lulus tahun 2012, SMKN 1 Trenggalek lulus tahun 2015. Studi di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang mulai tahun 2016.
Pengalaman Organisasi, sebagai anggota Himpunan Mahasiswa mesin.
Malang, 17 Juni 2021 Penulis
Muhammad Nur Saiful NIM : 201610120311068
viii
ABSTRAK
Muhammad. Nur. Saiful. 2020. Pengaruh Variasi Konsentrasi Tembaga Terhadap Nilai Kekerasan Dan Kekuatan Tarik Pada Pengecoran Aluminium A1100. Tugas Akhir, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Malang.
Pembimbing : I. Murjito, ST, MT. Pembimbing II. Dini Kurniawati, ST, MT.
Kata Kunci : Pengecoran, Aluminium Paduan Tembaga, Uji Kekerasan Rockwell, Uji Tarik.
Pengaruh Variasi Konsentrasi Tembaga Terhadap Nilai Kekerasan Dan Kekuatan Tarik Pada Pengecoran Aluminium A1100. Aluminium marupakan salah satu jenis logam yang banyak diaplikasikan kedalam komponen mesin, konstruksi dan lain-lain. Selain itu aluminium juga banyak ditemukan pada peralatan rumah tangga. Banyaknya penggunaan material ini dikarenakan oleh beberapa sifat bagus yang dimiliki logam tersebut. Namun pada penggunaan di bidang yang lebih luas aluminium masih memiliki beberapa kekurangan, seperti kekuatan yang sangat rendah. Untuk meningkatkan kekuatannya biasaanya dilakukan dengan cara memadukan unsur lain seperti Si, Cu, Mg, Mn Zn dan Ni kedalamnya melalui proses pengecoran atau penempaan. Diantara banyaknya unsur paduan yang diberikan, tembaga merupakan paduan yang banyak dipakai guna meningkatkan sifat mekanis aluminium. Tembaga mampu meningkatkan kekerasan dan kekuatan tarik aluminium. Hasil dari penelitian yang dilakukan ialah data pengujian tarik dan kekerasan. Pada pengujian tarik, nilai tegangan tertinggi dicapai pada penambahan tembaga sebesar 6,5% yaitu 91,76 MPa. Sedangkan nilai terendah dicapai pada penambahan tembaga sebesar 0% yaitu 66,40 MPa. Nilai regangan tertinggi diperoleh dengan konsentrasi tembaga sebesar 4,5% yaitu 0,039%. Sedangkan yang terendah terdapat pada penambahan tembaga sebesar 6,5% yaitu 0,017 %. Pada pengujian kekerasan Rockwell, nilai kekerasan tertinggi diperoleh dengan penambahan tembaga sebesar 6,5% yaitu 69,1 HRB. Sedangkan nilai kekerasan terendah diperoleh dengan penambahan tembaga sebesar 0% yaitu 57,03 HRB.
ix
ABSTRACT
Muhammad. Nur. Saiful. 2020. Effect of Copper Concentration Variation on Hardness Value And Tensile Strength In A1100 Aluminum Casting. Final Task, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, University of Muhammadiyah Malang.
Mentor : I. Murjito, ST, MT. Menor II. Dini Kurniawati, ST, MT.
Keywords: Casting, Aluminum Copper Alloy, Rockwell Hardness Test, Tensile Test.
Effect of Copper Concentration Variation On Hardness Value And Tensile Strength In Aluminum Casting A1100.. Aluminum is one type of metal that is widely applied to machine components, construction and others. In addition, aluminum is also widely found in household appliances. The large use of this material is due to some good properties that the metal has. However on use in the wider field aluminum still has some drawbacks, such as very low strength. To increase its strength is usually done by combining other elements such as Si, Cu, Mg, Mn Zn and Ni into it through the casting or forging process. Among the many alloy elements provided, copper is a widely used alloy to improve the mechanical properties of aluminum. Copper is able to increase the hardness and tensile strength of aluminum. The result of the study conducted is data testing tensile and hardness.
In tensile testing, the highest voltage value was achieved at the addition of copper by 6,5% which is 91,76 MPa. While the lowest value was achieved in the addition of copper by 0% which is 66,40 MPa. The highest strain value was obtained with a copper concentration of 4,5% which is 0,039%. While the lowest was the addition of copper by 6,5% which is 0,017 %. In Rockwell hardness testing, the highest hardness value was obtained with the addition of copper by 6,5% which is 69,1 HRB. While the lowest hardness value was obtained by the addition of copper by 0% which is 57,03 HRB.
x
KATA PENGANTAR
Puji dan rasa syukur saya panjatkan kepada ALLAH SWT karena Rahmat dan Karunianyalah Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini tepat pada waktunya dengan Judul “Pengaruh Variasi Konsentrasi Tembaga Terhadap Nilai Kekerasan Dan Kekuatan Tarik Pada Pengecoran Aluminium A1100 ”.
Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (S1) Universitas Muhammadiyah Malang.
Dalam proses penyusunan tugas akhir, penulis banyak mendapatkan bantuan yang berupa dukungan, bimbingan, tenaga maupun pikiran dari banyak pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besrnya kepada :
1. Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
2. Ayah Nanang Suparlan dan Ibu Jarwati serta seluruh Keluarga Saya yang telah memberikan dukungan moral, materil, motivasi dan kasih sayang kepada penulis.
3. Bapak Murjito, ST, MT. Selaku Dosen Pembimbing I dan Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang yang telah berkenan memberikan waktu, tenaga, pikiran, bimbingan dan ilmu kepada Penulis sehingga penulis mampu menyelesaikan skripsi ini.
4. Ibu Dini Kurniawati, ST, MT. Selaku Dosen Pembimbing II yang telah berkenan memberikan waktu, pikiran, bimbingan dan ilmu kepada Penulis sehingga penulis mampu menyelesaikan skripsi ini.
5. Dosen-dosen dan staf laboratorium proses produksi Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang yang telah banyak membantu penulis dalam melakukan pengujian dan menyelesaikan penelitian.
6. Rekan-rekan penulis. Galeh Aji Saputra, Barda Adam Airlangga, Fajar Hamdany Sardi, Aldo Krisna Triharmono dan S Gilang Sechan Ramadhan yang telah banyak memberikan bantuan berupa tenaga, pikiran dan buku kepada penulis.
7. Kepada Teman-teman Teknik Mesin B angkatan 2016 yang selalu memberikan support kepada penulis.
8. Kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan secara langsung maupun tidak langsung yang tidak bisa saya tulis satu persatu namanya, saya ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya.
xi
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih memiliki banyak sekali kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun akan penulis terima dengan senang hati guna menyempurnakan tugas akhir ini. Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat serta menambah wawasan bagi banyak pihak.
Malang, 17 Juni 2021 Penulis
Muhammad Nur Saiful
xii
DAFTAR ISI
POSTER... ii
LEMBAR PENGESAHAN... iii
LEMBAR KONSULTASI TUGAS AKHIR PEMBIMBING I ……... iv
LEMBAR KONSULTASI TUGAS AKHIR PEMBIMBING II ... v
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN ... vi
RIWAYAT HIDUP ... vii
LEMBAR HASIL DETEKSI PLAGIASI SKRIPSI MAHASISWA………..viii
ABSTRAK ... ix
ABSTRACT ... xi
KATA PENGANTAR ... xii
DAFTAR ISI ... xiv
DAFTAR TABEL ... xvi
DAFTAR GAMBAR ... xvii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 4
1.3 Tujuan Penelitian ... 4
1.4 Manfaat Penelitian ... 4
1.5 Batasan Masalah ... 5
1.6 Sistematika Penulisan ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7
2.1 Penelitian Terdahulu ... 7
2.2 Aluminium ... 8
2.3 Aluminium Paduan ... 10
2.3.1 Klasifikasi Aluminium Paduan ... 11
2.3.2 Pengaruh Unsur Paduan Terhadap Karakteristik Aluminium ……….. 15
2.4 Tembaga ... 18
2.5 Pengecoran ... 19
2.5.1 Pengecoran Menggunakan Cetakan Sekali Pakai ... 20
2.5.2 Pengecoran Menggunakan Cetakan Permanen ... 25
2.6 Pengujian Logam ... 30
xiii
2.6.1 Pengujian Kekerasan (Hardness Test) ... 30
2.6.2 Pengujian Kekuatan Tarik (Tensile Strength) ... 34
BAB III METODE PENELITIAN ... 37
3.1 Waktu dan Tempat ... 37
3.2 Diagram Alir Penelitian ... 37
3.3 Alat Dan Bahan ... 38
3.3.1 Alat... 38
3.3.2 Bahan ... 43
3.4 Variabel Pengukuran ... 45
3.4.1 Variabel Bebas ... 45
3.4.2 Variabel Kontrol ... 45
3.4.3 Variabel Terikat ... 45
3.5 Prosedur Penelitian ... 45
3.5.1 Tahap Persiapan Alat dan Bahan ... 45
3.5.2 Tahap Pengecoran ... 46
3.5.3 Tahap Finishing ... 46
3.5.4 Tahap Pengujian ... 46
3.6 Rencana Tabulasi ... 49
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 50
4.1 Data Dan Perhitungan Uji Kekerasan Rockwell ... 50
4.2 Data Dan Perhitungan Pengujian Tarik ... 51
4.3 Pembahasan ... 55
4.3.1 Pengaruh Variasi Konsentrasi Tembaga Terhadap Nilai Kekerasan Aluminium A 1100 ... 56
4.3.2 Pengaruh Variasi Konsentrasi Tembaga Terhadap Kekuatan Tarik Aluminium A 1100 ... 57
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 61
5.1 Kesimpulan ... 61
5.2 Saran ... 62
DAFTAR PUSTAKA ... 63
LAMPIRAN………..………....65
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1 Sifat Fisik Aluminium ... 10
Tabel 2. 2 Klasifikasi Paduan Aluminium Tempa ... 13
Tabel 2. 3 Klasifikasi Paduan Aluminium Cor ... 14
Tabel 3. 1 Dimensi Spesimen Uji Tarik Round Bar Berdasarkan ASTM E8…...48
Tabel 3. 2 Rencana Tabulasi Perhitungan Nilai Kekerasan ... 49
Tabel 3. 3 Rencana Tabulasi Perhitungan Nilai Kekuatan Tarik. ... 49
Tabel 4. 1 Data Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell ... 51
Tabel 4. 2 Data Hasil Pengujian Kekuatan Tarik ... 52
Tabel 4. 3 Data Hasil Perhitungan Pengujian Kekuatan Tarik ... 54
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Pengecoran Menggunakan Cetakan Pasir ... 21
Gambar 2. 2 (a) Pola Solid. (b) Pola Split. (c) Pola Match Plate. (d) Pola Cope and Drag. ... 21
Gambar 2. 3 Pengecoran Menggunakan Cetakan Kulit ... 22
Gambar 2. 4 Pengecoran Menggunakan Cetakan Vakum ... 23
Gambar 2. 5 Pengecoran Menggunakan Cetakan Polisteren ... 23
Gambar 2. 6 Pengecoran Menggunakan Cetakan Presisi... 24
Gambar 2. 7 Pengecoran Menggunakan Cetakan Bertekanan Rendah ... 26
Gambar 2. 8 Pengecoran Menggunakan Metode Slush Casting. ... 26
Gambar 2. 9 (a) Pengecoran Menggunakan Cetakan Ruang Panas, (b) Pengecoran Menggunakan Cetakan Ruang Dingin. ... 27
Gambar 2. 10 Pengecoran Menggunakan Cetakan Sentrifugal Sejati. ... 28
Gambar 2. 11 Pengecoran Menggunakan Cetakan Semi Sentrifugal. ... 29
Gambar 2. 12 Pengecoran Menggunakan Cetakan Sentrifuge. ... 30
Gambar 2. 13 Ilustrasi Pengujian Kekerasan Brinell. ... 32
Gambar 2. 14 Ilustrasi Pengujian Kekerasan Rockwell. ... 32
Gambar 2. 15 Ilustrasi Pengujian Kekerasan Vickers. ... 33
Gambar 2. 16 Ilustrasi Pengujian Kekuatan Tarik. ... 34
Gambar 2. 17 Pengaruh Beban Penarikan Terhadap Perubahan Bentuk Spesimen. ... 35
Gambar 2. 18 (a) Kurva Tergangan-Regangan Teknik. (b) Kurva Tegangan Regangan Sejati. ... 36
Gambar 3. 1 Cutting Tool. ... 39
Gambar 3. 2 Timbangan Digital. ... 39
Gambar 3. 3 Tungku Pelebur Logam. ... 40
Gambar 3. 4 Cetakan Pasir. ... 40
Gambar 3. 5 Mesin Bubut ... 41
Gambar 3. 6 Jangka Sorong. ... 41
Gambar 3. 7 Amplas. ... 42
Gambar 3. 8 Mesin Uji Tarik. ... 42
xvi
Gambar 3. 9 Alat Uji Kekerasan Rockwell. ... 43
Gambar 3. 10 Aluminium A1100... 43
Gambar 3. 11 Tembaga ETP (Electrilytic Tough-pitch) ... 44
Gambar 3. 12 Air Sebagai Media Quenching. ... 44
Gambar 3. 13 Bentuk Spesimen Uji Tarik Round Bar Menurut Standar ASTM E8. ... 47
Gambar 4. 1 Ilustrasi Bagian Spesimen Yang Diuji Kekerasan... 50
Gambar 4. 2 Grafik Hubungan Antara Variasi Konsentrasi Tembaga Terhadap Nilai Kekerasan. ... 56
Gambar 4. 3 Grafik Hubungan Variasi Konsentrasi Tembaga Terhadap Kekuatan Tarik (MPa) ... 58
Gambar 4. 4 Grafik Hubungan Variasi Konsentrasi Tembaga Terhadap Regangan Tarik (%) ... 59
xvii
DAFTAR PUSTAKA
Ardi, P. M., & Bayuseno, A. P. (2016). PENGARUH PENAMBAHAN UNSUR TEMBAGA (Cu) TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS MATERIAL CHASSIS BERBAHAN DASAR LIMBAH ALUMINIUM HASIL PENGECORAN HPDC YANG DISERTAI PERLAKUAN PANAS (HEAT TREATMENT). Jurnal Teknik Mesin, 4(1), 47.
Atmaja, G. R. (2011). Analisis sifat mekanik penambahan unsur Cu pada coran alumunium.
Badalli, A., Margianto, & Lesmanah, U. (2017). ANALISA VARIASI CAMPURAN ALUMINIUM MURNI DENGAN TEMBAGA MURNI TERHADAP SIFAT MEKANIS Akhmad. 1–5.
Budiarto, & Khusuma, D. T. (2015). Jurnal Kajian Ilmiah. Jurnal Kajian Ilmiah, 15(2), 121–136.
Davis, J. R. (2001). Aluminum and Aluminum Alloys.
https://doi.org/10.1361/autb2001p351
Djiwo, S., & Purkuncoro, A. E. (2014). ANALISIS KEKERASAN Al-Cu DENGAN VARIASI PROSENTASE PADUAN Cu PADA PROSES PENGECORAN DENGAN PENAMBAHAN SERBUK DEGASSER. Jurnal
Flywheel, 9(1), 38–47.
http://www.academia.edu/download/35530458/JURNAL_FLY_WHEEL_An alisis_2014.pdf
El-Shennawy, M., Abdel-Aziz, K., & Omar, A. A. (2017). Metallurgical and mechanical properties of heat treatable aluminum alloy AA6082 welds.
International Journal of Applied Engineering Research, 12(11), 2832–2839.
Fahmi, H. (2015). Analisa Kekerasan Dan Fracture Toughness. ANALISA KEKERASAN DAN FRACTURE TOUGHNESS ALUMINA DIPERKUAT SERBUK ALUMINIUM DAN TEMBAGA, V, 42–48.
Groover, M. P. (2010). Fundamentals of Modern Manufacturing (4th ed.).
Kurniawan, F. H. (2008). PENGARUH PENAMBAHAN 0.067, 0.081, dan 0.115 wt. % Ti TERHADAP KARAKTERISTIK PADUAN AC4B HASIL LOW PRESSURE DIE CASTING (LPDC).
Majanasastra, R. B. S. (2016). Analisis Sifat Mekanik Dan Struktur Mikro Hasil Proses Hydroforming Pada Material Tembaga (Cu) C84800 Dan Aluminium Al 6063. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Unisma “45” Bekasi, 4(2), 1–16.
Purwanto, H., & Mulyonorejo. (2010). Pengaruh Pengecoran Ulang Terhadap
xviii
Kekuatan Tarik Dan Kekerasan Pada Aluminium Cor Dengan Cetakan Pasir.
Prosiding Seminar Nasional UNIMUS, 273–277.
Setyawan, S. (2006). Pengaruh Variasi Penambahan Tembaga ( Cu ) Dan Jenis Cetakan Pada Proses Pengecoran Terhadap Tingkat Kekerasan Paduan ALUMUNIUM SILIKON ( Al-Si ). Fakultas Keguruan Dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta, 1–60.
Suarsana, I. K., Santhiarsa, I. N., & Negara, D. P. (2018). Pengaruh Perlakuan Temperatur dan Media Pendinginan Terhadap Sifat Ketangguhan Baja AISI
3215. Jurnal METTEK, 4(1), 23.
https://doi.org/10.24843/mettek.2018.v04.i01.p04
Sukamto, U., Probowati, D., & Sudiyanto, A. (2015). Proses Pengolahan dan Pemurnian Bijih Tembaga dengan Cara Konvensional dan Biomining. 1–10.
Supriyanto. (2009). Analisis Hasil Pengecoran Aluminium dengan Variasi Media
Pendinginan. Jana Teknika, 11(2), 117–125.
https://doi.org/10.1361/asmhba0003537
Susanti, Priyanto, D., & Riyono, J. (2017). PENGARUH PENAMBAHANTEMBAGA ( Cu ) TERHADAP KEKERASAN LOGAM PADUANALUMINIUM – TIMAH PUTIH ( Al-Sn ). Seminar NasionalCendekiawanke 3 Tahun 2017, 1, 231–237.
Tarkono, S, H., & Sewandono, D. (2013). PENGARUH VARIASI ABU SEKAM DAN BENTONIT PADA CETAKAN PASIR TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO HASIL CORAN ALUMUNIUM AA 1100.
Jurnal Ilmiah Teknik Mesin FEMA, 1(3), 1–12.
Wahid, I., & Sayuti, A. R. (2017). Analisa Struktur Mikro Terhadap Paduan Al-Cu.
Mekanika, 3(1), 8–15.
Wicaksono, B. A. (2010). KARAKTERISTIK SIFAT FISIS DAN MEKANIS
PADUAN Al-Cu PERLAKUAN AGING.
https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004
xix
