i
PENGARUH VARIASI UKURAN DIAMETER SPRUE
TERHADAP HASIL CORAN ALUMINIUM (AI)
MENGGUNAKAN MEDIA PASIR MERAH
Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Oleh:
AMRUL AHMAD MUJIYONO D200130074
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2019
i
HALAMAN PERSETUJUAN
PENGARUH VARIASI UKURAN DIAMETER SPRUE
TERHADAP HASIL CORAN ALUMINIUM (AI)
MENGGUNAKAN MEDIA PASIR MERAH
PUBLIKASI ILMIAH
Oleh:
AMRUL AHMAD MUJIYONO D200130074
Telah diperiksa dan disetujui oleh:
Dosen Pembimbing
ii
HALAMAN PENGESAHAN
PENGARUH VARIASI UKURAN DIAMETER SPRUE
TERHADAP HASIL CORAN ALUMINIUM (AI)
MENGGUNAKAN MEDIA PASIR MERAH
Oleh:
AMRUL AHMAD MUJIYONO D200130074
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta Pada hari Senin, 6 November 2019 dan dinyatakan telah memenuhi syarat
Dewan Penguji :
1. Ir. Masyrukan, M.T. ( ... ) (Ketua Dewan Penguji)
2. Ir. Sunardi Wiyono, M.T. ( ... ) (Anggota I Dewan Penguji)
3. Ir. Bibit Sugito, M.T. ( ... ) (Anggota II Dewan Penguji)
Dekan Fakultas Teknik,
iii
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam publikasi ilmiah ini, tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Apabila kelak terbukti ada ketidakbenaran dalam pernyataan saya di atas, maka akan saya pertanggung jawabkan sepenuhnya.
Surakarta, 13 November 2019 Penulis
Amrul Ahmad Mujiyono D200130074
1
PENGARUH VARIASI DIAMETER SPRUE TERHADAP HASIL CORAN ALUMUNIUM (Al) MENGGUNAKAN MEDIA PASIR MERAH
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tentang pengaruh perbedaan ukuran sprue terhadap komposisi kimia, cacat porositas, kekerasan dan foto mikro. Bahan baku penelitian ini adalah alumunium daur ulang dari berbagai komponen yang dicor kembali. Pada penelitian ini akan dikaji perbedaan ukuran sprue 10mm, 15mm dan 20mm. Pengujian yang dilakukan antara lain uji komposisi kimia, pengamatan porositas, uji kekerasan vickers (SNI 19.0407.1998), dan uji foto mikro dengan Mikroskop Metalografi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa hasil komposisi kimia ditemukan unsur kimia paling tinggi adalah Alumunium(Al), Silikon (Si). Sehingga dari unsur yang ada material ini termasuk logam paduan silikon (Al-Si). Harga kekerasan tertinggi terdapat pada ukuram diameter sprue 20mm sebesar 110,55 VHN, sedangkan ukuran diameter sprue 15mm 89,19 VHN dan pada ukuran diameter sprue 10mm sebesar 82,96 VHN. Perbedaan kekerasan pada pengujian dipengaruhi oleh hasil porositas pada hasil benda coran.
Kata Kunci : Saluran Turun, Alumunium (Al), Hardness Vickers, Kekerasan, Struktur Mikro, Komposisi Kimia.
Abstract
This study aims to determine the effect of sprue size differences on chemical composition, porosity defects, hardness and micro photographs. The raw material of this research is recycled aluminum from various components that are recast. This research will examine the differences in sprue sizes of 10mm, 15mm and 20mm. Tests carried out include chemical composition tests, porosity observations, vickers hardness tests (SNI 19.0407.1998), and micro-photo tests with Metallographic Microscopes. The results showed that the results of the chemical composition found the highest chemical elements were Aluminum (Al), Silicon (Si). So that from the elements present this material includes silicon metal alloys (Al-Si). The highest hardness value was found in the 20mm sprue diameter of 110.55 VHN, while the sprue diameter of 15mm was 89.19 VHN and at the size of the sprue diameter of 10mm was 82.96 VHN. The difference in hardness in the test is influenced by the results of porosity on the results of the castings. Keywords: Sprue, Aluminum (Al), Vickers Hardness, Hardness, Micro Structure, Chemical Composition.
2 1. Pendahuluan
Proses pengecoran logam (casting) adalah salah satu teknik pembuatan produk dimana logam dicairkan dalam tungku peleburan kemudian dituangkan ke dalam rongga cetakan yang serupa dengan bentuk asli dari produk cor yang akan dibuat. Sebagai suatu proses manufaktur yang menggunakan logam cair dan cetakan, pengecoran digunakan untuk menghasilkan bentuk asli produk jadi.
Penggunaan Aluminium dan Logam paduan Aluminium didunia industri terus berkembang, menuntut manusia untuk melaksanakan rekayasa guna memenuhi kebutuhan yang semakin kompleks. Tak terkecuali dalam hal teknologi yang berperan penting dalam kelangsungan hidup manusia seperti dalam rekayasa dan proses perlakuan pada logam yang mempunyai pengaruh vital. Karena merupakan elemen dasar untuk membuat suatu yang berguna dalam bidang konstruksi bangunan dan juga dibidang industri. (Surdia, 2005)
Aluminium adalah salah satu logam non ferro yang memiliki beberapa keunggulan dan juga banyak digunakan di segala bidang. Ada beberapa keunggulan yang dimiliki oleh Aluminium diantaranya adalah memiliki berat jenis yang ringan, ketahanan terhadap korosi, penghatar panas dan arus listrik yang baik dan mudah dibentuk dengan proses permesinan. Aluminium murni juga memiliki sifat cor yang baik dan sifat mekanis yang jelek. Oleh karena itu dipergunakan paduan alumunium karena sifat-sifat mekanisnya dapat diperbaiki dengan menambahkan tembaga, silikon, silium, magnesium, mangan, nikel, dan sebagainya.
Sering berkembangnya dunia otomotif khususnya sepeda motor, kebutuhan terhadap produk cor aluminium pun juga meningkat, hal ini perlu selalu diimbangi dengan peningkatan kualitas produk yang sudah ada yakni lebih mengurangi cacat pengecoran yang timbul pada produk cor kususnya pengecoran pasir. Salah satunya yaitu cacat porositas. Porositas adalah suatu cacat (Void) pada produk cor yang dapat menurunkan kualitas benda tuang. (Tjitro, 2003).
Cacat coran tersebut dipengaruhi oleh banyak hal salah satunya adalah desain sistem saluran yang kurang baik. Sistem saluran pada cetakan pasir
3
meliputi cawang tuan, saluran turun (sprue), dan atau waduk, saluran pengalir (runner), saluran penambah (riser), dan saluran masuk (Ingate).
Pada laporan ini peulis mengambil salah satu dari permasalahan tersebut sebagai topic penelitian yaitu saluran turun (sprue). Ukuran diameter sprue memiliki batasan-batasan yang di sesuaikan dengan seberapa besar berat benda tuang yang akan mengisi rongga cetakan.
2. METODE
2.1.Diagram Alir Penelitian
Pada Gambar 1 berikut disajikan diagram alir dari penelitian ini:
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian 2.2. Alat dan Bahan Penelitian
2.2.1. Alat dan Bahan
4
3. Dapur Peleburan. 7. Cetakan Iti.
4. Thermometer Infrared. 8. Alat Uji Spektrometer.
5. Digital Caliper. 9. Aat Uji Mikroskop Metalografi.
6. Pola Benda. 10. Alat Uji Vickers.
2.2.2. Peralatan Penelitian. 1. Alumunium. 2. Kalsium Karbonat. 3.Pasir Merah. 2.3.Tahapan Penelitian 2.3.1. Studi Pustaka 2.3.2. Perencanaan
1. Observasi tentang cetakan pasir merah dan membuat desainnya. Langkah-langkah pembuatan cetakan pasir merah:
a. Mempersiapkan kerangka cetakan berbentuk kotak.
b. Mempersiapkan papan kayu diletakkan dibawah sebagai alas kerangka cetakan bawah.
c. Meletakkan kerangka cetakan diatas papan kayu dan meletakkan setengah pola pipa diatas papan kayu.
d. Mengisi cetakan dengan pasir merah sampai batas permukaan kerangka cetakan, kemudian dipadatkan menggunakan palu sebagai penumbuk hingga padat merata setelah itu bagian atas kerangka cetakan diletakkan papan kayu kemudian dibalik berada dibawah dan bagian bawah pola pipa berada diatas.
e. Meletakkan cetakan pasir bagian atas diatas cetakan pasir bagian bawah kemudian meletakkan pola setengahnya lagi dan selanjutnya menaburkan kalsium karbonat diatas permukaan pola.
f. Mengangkat cetakan bagian atas dan kemudian mengambil pola pipa dengan cara menancapkan baut ke pol kemudian diketuk perlahan-lahan agar pola bergeser setelah itu diambil pola tersebut
5
secara perlahan sehingga cetakan pasir merah tidak runtuh, setelah itu meratakan bagian yang belum rata.
g. Membuat Saluran Turun (Sprue) pada pola atas posisikan dipojok dan dipresisikan dengan lubang dari Saluran Masuk (In-Gate) dan saluran udara diatas pola yang sudah terbentuk.
h. Meletakkan inti didalam bentuk pola yang sudah dibuat kemudian memasang kembali cetakan atas dan dipresisikan antara lubang saluran turun (sprue) dan saluran masuk (ingate).
2. Persiapan bahan untuk pengecoran Aluminium (AI)
3. Peleburan menggunakan tungku yang dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
4. Pengecoran dan pembuatan spesimen yang akan dilakukan uji sifat fisis dan mekanis dengan menggunakan cetakan pasir merah.
5. Pembongkaran cetakan.
3. DATA DAN ANALISA 3.1Pengujian Struktur Kimia
Tabel 1. Data hasil uji komposisi kimia diameter sprue 10mm. No Kandungan
Unsur
Sampel Uji
Spesimen Uji(%) Standart Deviasi
1 Al 75,62 2,370 2 Si 17,3 1,79 3 Fe 5,79 1,93 4 Cu 0,0911 0,0043 5 Mn 0,0443 0,0106 6 Mg 0,0702 0,0343 7 Cr 0,117 0,0481 8 Ni 0,138 0,237 9 Zn 0,353 0,115 10 Sn 0,0990 0,0236
6
Tabel 2. Data hasil uji komposisi kimia diameter sprue 15mm.
11 Ti 0,0353 0,0194 12 Pb 0,0300 0,0000 13 Be 0,0001 0,0000 14 Ca 0,0041 0,0008 15 Sr 0,0005 0,0000 16 V 0,242 0,214 17 Zr 0,143 0,0192 No Kandungan Unsur Sampel Uji
Spesimen Uji(%) Standart Deviasi
1 Al 73,76 2,432 2 Si 19,37 1,23 3 Fe 6,54 2,03 4 Cu 0,0856 0,0167 5 Mn 0,0923 0,198 6 Mg 0,0586 0,0732 7 Cr 0,0981 0,0842 8 Ni 0,0943 0,356 9 Zn 0,265 0,0997 10 Sn 0,109 0,0362 11 Ti 0,0543 0,0292 12 Pb 0,0247 0,0000 13 Be 0,0001 0,0000 14 Ca 0,0031 0,0009 15 Sr 0,0003 0,0000 16 V 0,259 0,194 17 Zr 0,127 0,0182
7
Tabel 3. Data hasil uji komposisi kimia diameter sprue 20mm.
3.2. Pengamatan Porositas
Pengamatan ini dilakukan untuk mengetahui cacat porositas pada spesimen. Sebelum dilakukan pengamatan sampel terlebih dahulu di amplas dengan menggunakan amplas ukuran 800, 1500, 2000, dan 5000. Kemudian sampel diberikan atosol lalu digosok menggunakan kain yang halus agar porositas dapat terlihat dengan jelas.
No Kandungan Unsur
Sampel Uji
Spesimen Uji(%) Standart Deviasi
1 Al 73,76 2,432 2 Si 19,37 1,23 3 Fe 6,54 2,03 4 Cu 0,0856 0,0167 5 Mn 0,0923 0,198 6 Mg 0,0586 0,0732 7 Cr 0,0981 0,0842 8 Ni 0,0943 0,356 9 Zn 0,265 0,0997 10 Sn 0,109 0,0362 11 Ti 0,0543 0,0292 12 Pb 0,0247 0,0000 13 Be 0,0001 0,0000 14 Ca 0,0031 0,0009 15 Sr 0,0003 0,0000 16 V 0,259 0,194 17 Zr 0,127 0,0182
8 porositas
A B C
Gambar 2. Perbandingan porositas spesimen foto makro ukuran sprue (A) 10mm 1 (B) 15mm (C) 20mm
Jumlah titik porositas per 100mm2 pada spesimen diatas setelah dihitung adalah, spesimen (A) 38, (B) 23 dan (C) 16.
Gambar 3. Histogram Jumlah Titik Porositas 3.3. Hasil Uji Foto Mikro
Pengamatan strukrtur mikro dilakukan menurut standar pengujian metalografi untuk bahan aluminium dengan pembesaran 100x, 200x, dan 500x diperoleh gambar tampilan seperti yang terlihat pada gambar di bawah.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 A B C Jum la h Ti ti k P or osi ta s
Variasi Diameter Sprue
A B C 10m 15mm 20mm A B C
9
Al Si
Al Si
Gambar 4. Perbandingan foto mikro pada pembesaran 100x. Ukuran sprue (A) 10mm1 (B) 15mm (C) 20mm
Gambar 5. Perbandingan foto mikro pada pembesaran 200x. Ukuran sprue (A) 10mm 1 (B) 15mm (C) 20mm
Gambar 6. Perbandingan foto mikro pada pembesaran 500x. Ukuran sprue (A) 10mm 1 (B) 15mm (C) 20mm
3.4. Pengujian Kekerasan Vickers
Pengujian kekerasan Vickers dilakukan di laboratorium POLMAN ceper, pengujian dilakukan dengan cara menekan diamond berbentuk piramida dengan alas segi empat dan besar sudut dari permukaan-permukaan yang berhadapan 136°, yang kemudian bekas penekanan diamond tersebut digunakan untuk menentukan nilai kekerasan Vickers.
A B C
A B C
Al Si
10
A B C Gambar 7. Spesimen yang di uji kekerasan Vickers
Gambar 8. Bentuk setelah penekanan penetrator 3.4.1. Hasil Uji Kekerasan Vickers
Tabel 4. Hasil uji kekerasan Vickers.
No. Benda Beban 1 2 3
d1 d2 d1 d2 d1 d2 1 A 100Kgf 0,04769 0,04648 0,04724 0,04784 0,04717 0,04725 2 B 0,04645 0,04505 0,04583 0,04513 0,04567 0,04546 3 C 0,04015 0,04176 0,04079 0,04081 0,04161 0,04062
Dibawah ini merupakan rumus dan perhitungan yang digunakan untuk mencari nilai kekerasan Vickers:
Diketahui : HV = Nilai Kekerasan Vickers P = Tekanan 100Kgf
d = Rata-rata d1 dan d2
=
11 (1)
Tabel 5. Hasil Perhitungan Kekerasan Vickers.
Benda Beban HV
Spesimen 1 Spesimen 2 Spesimen 3 AVG A
100Kgf
83,64 82,05 83,20 82,96
B 88,59 89,65 89,32 89,19
C 110,56 111,38 109,70 110,55
Keterangan: A : Diameter Sprue 10mm B : Diameter Sprue 15mm C : Diameter Sprue 20mm
Gambar 9. Histogram Nilai Kekerasan Vickers (HV).
0 20 40 60 80 100 120 A B C R at a -r at a V icker s (V H N)
Variasi Diameter Sprue
A B C 10m 15m 20m A B C
12 4. PENUTUP
4.1. Kesimpulan
Dari penelitian ini penulis dapat mengambil kesimpulan, yaitu :
1. Dari hasil pengujian komposisi kimia ditemukan berupa alumunium (Al), Silikon (Si), Besi (Fe),Nikel (Ni), Chrome (Cr) dan unsur-unsur lainya. Sehingga dari unsur yang ada pada material ini termasuk logam alumunium paduan silikon (Al–Si), karena unsur silikon (Si) merupakan paduan terbesar kedua setelah (Al).
2. Dari hasil pengamatan bahwa cacat porositas terbesar pada spesimen ukuran diameter sprue 10 mm sebanyak 38 titik porositas sedangkan diameter sprue 15 mm memiliki 23 titik porositas dan diameter sprue 20 mm memiliki 16 titik porositas. Pada pengujian struktur mikro terdiri dari unsur Alumunium (Al) dan Silikon (Si). Unsur Alumunium (Al) berupa butiran besar berwarna putih, sedangkan Silikon (Si) berbentuk kecil memanjang seperti jarum. 3. Dari hasil pengujian kekerasan bahwa rata-rata nilai tertinggi yaitu pada
ukuran diameter sprue 20mm yaitu 110,55 VHN, sedangkan untuk ukuran diameter sprue 15mm sebesar 89,19 VHN dan yang memiliki ukuran diameter sprue 10mm yaitu 82,96 VHN.
4.2. Saran
Dalam penelitian selanjutnya, penulis mempunyai beberapa saran yang mungkin dapat digunakan untuk mengembangkan penelitian antara lain : 1. Melakukan pembelajaran secara mendalam mengenai dasar-dasar teknik
pengecoran logam sebagai referensi pendukung.
2. Persiapkan alat dan bahan supaya produk yang dihasilkan lebih bagus.
3. Pada saat penelitian dilakukan kerja sama antar rekan sangat penting dalam dokumentasi, pembuatan spesimen, pengujian ataupun yang lainnya supaya mendapatkan data yang lebih akurat.
4. Untuk mendapatkan hasil yang valid carilah tempat pengujian yang sudah terpercaya.
13
5. Selalu awali dengan doa disetiap melakukan sesuatu dan dasari dengan hati yang ikhlas dan imbangi dengan semangat yang tinggi.
DAFTAR PUSTAKA
Ardhiyanto, N.K., 2011, Pengaruh Bentuk Penampang Saluran Turun (Sprue) Terhadap Cacat Porositas, Batas Butir dan, Kekerasan Pada Pengecoran Aluminium Paduan Dengan Cetakan Pasir, Skripsi, UNS, Surakarta.
Hidayat, T., & Slamet, S., 2010, Pengaruh Model Saluran Tuang Pada Cetakan Pasir Terhadap Hasil Cetakan,Skripsi,UMK, Kudus.
Oktafian, S.N, 2016, Pengaruh Perbedaan Jumlah dan Posisi Saluran Masuk (Ingate) Terhadap Hasil Coran Produk Connecting Rod dari Bahan Alumunium, Skripsi UMS, Surakarta.
Tjitro, S., & Gunawan, H., 2003, Analisa Pengaruh Bentuk Penampang Riser Terhadap Cacat Porositas, JurnalTeknik Mesin, Volume 5 Nomor 1 Halaman 1–4.
Sriwahyudi, E., Bambang, K., & Wahyu, P., 2014, Pengaruh Bentuk Saluran Turun (Sprue) Terhadap Cacat Porositas Dan Nilai Kekerasan Pada Pengecoran Aluminium Menggunakan Metode Lost Foam Casting, Jurnal Teknik Mesin, Volume 13 Nomor 1 Halaman 43-50.
Surdia , T. & Chijiwa., 1996. Teknik Pengecoran Logam, Edisi 2, Cetakan ke-7, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.
