TUGAS AKHIR Analisis Pengaruh Heat Treatment Terhadap Sifat Fisik Dan Mekanik Paduan Alumunium Al - Si - Cu.

(1)

TUGAS AKHIR

ANALISIS PENGARUH

HEAT TREATMENT

TERHADAP SIFAT FISIK DAN MEKANIK PADUAN

ALUMUNIUM Al - Si - Cu

Tugas Akhir ini Disusun Guna Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh:

RUKI NO NIM: D 200 06 0098

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

vi

MOTTO

Kuawali sebuah hari dengan membaca basmalah dan kuakhiri dengan membaca

hamdalah dan kujadikan hidupku sebagi ibadahku.

Kebahagiyaan hidupku adalah ketika melihat kedua orang tuaku tersenyum

bahagiya.

Gelar sarjana tidak akan ada bedanya dengan SMK, jika kita tidak bisa

(7)

vii

PERSEMBAHAN

Tugas Akhir Ini Kupersembahkan Pada

1. Bapak, dan Ibu tercita, yang sudah melahirkan, merawat dan mendidik hingga

sampai sekarang ini. Engkau adalah surgaku dan engkau adalah semangatku

dalam menjalani hidup. Maafkan anakmu ini yang belum bias

membahagiyakanmu.

2. Mbak. Wiji, Mas. Kadri, Mbak. Triyani, trimakasih atas semua hal yang telah

engkau berikan, maafkan jika selama ini adik ada salah.

3. Buat kedua ponakan aku yang cantik (khaira dan khansa) cepet gedhe dan

jadilah anak yang baik, pinter dan berbakti pada orang tua.

(8)

viii

ABSTRAKSI

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruhperlakuan panas ( Heat Treatment) terhadap sifat fisik dan mekanik paduan Alumunium Al-Si-Cu.

Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah aluminium paduan yang berasal dari daur ulang aluminium bekas, yang dilebur di dalam dapur krusible tipe ciduk dan dicetak didalam cetakan pasir. kemudian pembuatan spesimen dengan standar uji ASTM E92 untuk uji impak charpy dan ASTM B577 untuk uji tarik. Kemudian specimen dikenai dua perlakuan, pertama penuaan alamiah (natural aging) dan perlakuan panas (heat treatment). Pada perlakuan panas specimen dikenai perlakuan panas pelarutan (solution heat treatment) 450°C dengan waktu tahan 1 jam, 2 jam, 3 jam kemudian di quenching media. Pengujian yang dilakukan meliputi uji komposisi kimia, struktur mikro, uji impak, uji tarik dan uji kekerasan.

Dari hasil pengujian pada aluminium paduan diperoleh harga kekuatan tarik rata-rata raw material yaitu 93.806 N/mm 2, Dan pada perlakuan panas harga tarik rata-rata tertinggi terjadi Pada perlakuan panas dengan waktu tahan 3 jam, yaitu sebesar 157.788 N/mm2. pengujian impak Raw material energi yang diserap rata-rata adalah 1.47 Joule, harga impak rata-rata 0,018 (J/mm2) , dan pada perlakuan panas energi rata-rata yang diserap dan harga impak rata-rata tertinggi terjadi pada perlakuan panas dengan waktu tahan 3jam, yatu sebesar 3.03 joule dan 0.032 (J/mm2). Pada pengujian kekerasan raw material didapat HB = 84.3 HBN danpada perlakuan panas 1jam didapat HB = 98,7 HBN pada perlakuan panas 2jam didapat HB = 106,49 HBN , pada perlakuan panas 3jam didapat HB = 118,59 HBN, harga Komposisi kimia pada aluminium paduan dengan cetakan pasir didapat kandungan unsur-unsur utama yaitu Al = 87.58 %, Si = 7,93 %, Cu = 2.8030 % dan Mg = 0,5047 %.

(9)

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

LEBAR SOAL TUGAS AKHIR ... v

MOTTO ... vi

PERSEMBAHAN ... vii

ABSTRAKSI ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

HALAMAN DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xiv

DAFTAR TABEL ... xvii

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Batasan Masalah... 2

1.3. Tujuan Penelitian ... 3

1.4. Manfaat Penelitian ... 4

1.5. Metode Penelitian... 4

1.6. Sistematika Penulisan ... 5

BAB II TINJAUANPUSTAKA 2.1. Kajian Pustaka ... 7

2.2. Dasar Teori ... 8

2.2.1. Aluminium ... 8

2.2.2. Paduan Aluminium ... 12

2.2.3. Karakteritis Paduan Alumunium ... 14

2.3. Perlakuan Panas ... 22

2.3.1. Perlakuan Panas (Heat Treatment) ... 22

(10)

x

2.3.3. Jenis-jenis Perlakuan Panas ... 27

2.3.4. Skema Perlakuan Panas... 29

2.4. Pengujian ... 29

2.4.1. Macam-macam Destrutive Test ... 30

2.4.2. Uji Komposisi Kimia ... 34

2.4.3. Pengujian Impak (Charpy) ... 34

2.4.4. Pengujian Tarik ... 38

2.4.5. Pengujian Kekerasan ... 44

2.4.6. Pengujian Struktur Mikro ... 46

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Studi Pustaka ... 50

3.2. Studi lapangan ... 50

3.3. Bahan danPeralatan Penelitian ... 50

3.3.1. Bahan ... 50

3.3.2. Peralatan Pembuat Sesimen ... 50

3.3.3. Peralatan Proses Perlakuan Panas ... 52

3.3.4. Alat Pengujian ... 53

3.4. Pembuatan Spesimen ... 55

3.4.1. Spesimen Uji Tarik ... 56

3.4.2. Spesimen Uji Impak ... 57

3.4.3. Spesimen Ujikekerasan ... 58

3.4.4. Spesimen Uji Metalografi ... 59

3.4.5. Spesimen uji Komposisi Kimia ... 61

3.5. Pengujian ... 61

3.5.1. Proses Pengujian Material ... 61

3.5.2. Proses Perlakuan Panas ... 68

3.6. Hasil Penelitian ... 69

3.7. Pembahasan ... 69

3.8. Kesimpulan ... 69

(11)

xi

4.1. Hasil Uji Komposisi Kimia Dan Pembahasan ... 70

4.2. Hasil Uji Struktur mikro dan Pembahasan ... 71

4.2 Hasil Uji Impak dan Pembahasan ... 75

4.3 Hasil Uji Tarik dan Pembahasan ... 76

4.4 Hasil Uji Kekerasan dan Pembahasan ... 85

BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan ... 87

5.2. Saran ... 88

DAFTAR PUSTAKA

(12)

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Permukaan dari kemurnian tinggi Alumunium bar, ukuran

55 x 37 mm ... 11

Gambar 2.2. Bauksit, bijih Alimunium besar ... 11

... Gambar 2.3. Plat Alumunium... 11

Gambar 2.4. Diagram fasa Al-Si ... 15

Gambar 2.5. Diagram fasa Al-Cu ... 16

Gambar 2.6. Struktur Mikro Paduan AL-Si-Cu (100x) ... 19

Gambar 2.7. Skema Perlakuan Panas Alumuium ... 29

Gambar 2.8. Perpanjangan Pada Pengujian Tarik ... 32

Gambar 2.9. Ilustrasi skematik Pembebanan Impak Pada Benda Uji Charpy dan Izod ... 35

Gambar 2.10. Ilustrasi skematik Pengujian Impak... 35

Gambar 2.11. Karakteristik Keretakan Beban Impak ... 37

Gambar 2.12. Jenis-jenis Takikan Yang Terdapat Pada Pengujian Impak ... 38

Gambar 2.13. Gambar Singkat uji Tarik dan Datanya ... 39

Gambar 2.14. Diagran Tegangan-Regangan Teknik ... 41

Gambar 2.15. Garis Modulus ... 42

Gambar 2.16. Kurva Perpatahan Tarik ... 43

Gambar 2.17. Dimensi Penampang Spesimen Uji Tarik ... 43

Gambar 2.18. Ilustrasi Pengukur Regangan Pada Spesimen... 44

(13)

xiii

Gambar 3.2. Plat Alumunium... 50

Gambar 3.3. Dapur Pemanas ... 52

Gambar 3.4. Bak Air ... 52

Gambar 3.5. Catut ... 53

Gambar 3.6. Alat uji Komposisi Kimia (Emission Spektrometer) ... 53

Gambar 3.7. Alat Uji Metalografi (Olympus PME-3) ... 54

Gambar 3.8. Alat uji Tarik ... 54

Gambar 3.9. Alat Uji Impak ... 55

Gambar 3.10. Alat Uji Kekerasan ... 55

Gambar 3.11. Spesimen uji tarik ... 57

Gambar 3.12. Spesimen uji Impak ... 58

Gambar 3.13. Spesimen uji Kekerasan ... 59

Gambar 3.14. Spesimen uji Struktur Mikro ... 61

Gambar 3.15. Spesimen uji Komposisi kimia ... 61

Gambar 4.1. Foto struktur Mikro Raw Material (100x) ... 71

Gambar 4.2. Foto Struktur Mikro solution heat treatmen 450oC, 1 jam, quenching Air, dengan Perbesaran 100 x ... 72

Gambar 4.3. Foto Struktur Mikro Solution Heat Treatmen 450oC, 2 jam, Quenching Air, dengan Perbesaran 100 x ... 72

(14)

xiv

Gambar 4.5. Grafik Hubungan Antara Tegangan Dengan Regangan Pada

Spesimen Raw Material ... 76

Gambar 4.6. Grafik Hubungan Antara Modulus Elastisitas Dengan Regangan

Pada Spesimen Raw Material ... 77

Gambar 4.7. Grafik Hubungan Antara Kekakuan Dengan Regangan Pada

Spesimen Raw Material ... 77

Spesimen Perlakauan Panas 1 jam ... 77

Pada Spesimen Perlakauan Panas 1 jam ... 78

(15)

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Sifat Fisik Aluminium ... 10

Tabel 2.2. Sifat Mekanik Aluminium ... 11

Tabel 2.3. Pengaruh Fe Terhadap Paduan Alumunium ... 18

Tabel 2.4. Batas kelarutan spesifik elemen penting paduan alumunium ... 21

Table 3.1 Jenis Pengujian dan Jumlah Spesimen ... 56

Tabel 4.1. Hasil Uji Komposisi Kimia Aluminiumj Paduan Al-Si-Cu ... 70

Tabel 4.2. Data Pengujian Impak Alumunium Paduan Al-Si-Cu ... 74

Tabel 4.3. Data Pengujian Tarik Alumunium Paduan Al-Si-Cu ... 75