TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh: SURYATMAJA NIM : 015214055
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
2007
FINAL PROJECT
Presented as Partial fulfillment of the Requirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree
In Mechanical Engineering
By : SURYATMAJA Student Number : 015214055
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA 2007
Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, November 2007
Suryatmaja
Ku Persembahkan Buat Yesus Kristus
Ku persembahkan Buat Bapak dan Ibu,
Kakak dan Adikku
Buat ”Seseorang” yang telah menemaniku selama 6 tahun aku di Jogja
Terimakasih atas Suka dan Duka yang Kau beri
Jadilah Orang yang Berguna Bagi Orang Lain,
Terutama Bagi Orang yang Kita sayangi
semangat, harapan baru, rahmat dan cinta kasih yang berlimpah di dalam penulisan tugas akhir ini hingga selesai.
Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi bagi mahasiswa Teknik Mesin sebelum dinyatakan lulus sebagai Sarjana Teknik. Dalam pelaksanaan dan penulisan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, baik berupa materi, bimbingan, kerja sama serta dukungan moril. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. Romo Ir. Greg Heliarko, S.J., S.S., B.S.T., M.A., M.Sc., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Bapak Budi Sugiharto, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.
3. Bapak Budi Setyahandana, S.T., M.T., selaku Dosen pembimbing akademik.. 4. Bapak Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas
Akhir.
5. Seluruh dosen dan karyawan Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma. 6. Bpk. Martono, Bpk. Ronny, Bpk. Intan dan semua Laboran yang lain.
7. Kepada orang tua dan saudara-saudara saya, terimakasih atas financial, doa dan motivasi hingga tugas akhir ini bisa selesai.
ini.
Yogyakarta, November 2007
Suryatmaja
unsur lainya sebesar 2,65%. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis paduan aluminium setelah di semprot dengan air laut, juga dilakukan pengujian pada saat kondisi awal ( hasil fabrikasi ).
Proses penelitian yang dilakukan adalah paduan aluminium yang disemprot dengan air laut dengan perbandingan 1 : 3 dan perbandingan 1 : 5 dengan lama penyemprotan 5 hari. Pengujian yang dilakukan adalah uji tarik, uji kelelahan, dan analisis struktur mikro dan makro.
Kekuatan tarik dan regangan pada paduan aluminium yang mengalami penyemprotan 1 : 3 sekitar 12,86 Kg/mmTP
2
PT, 1,2 %. Tidak terjadi perubahan yang
signifikan bila dibandingkan dengan penyemprotan 1 : 5 sekitar 11,86 Kg/mmTP
2
PT,
1,25%. Paduan aluminium yang mengalami penyemprotan 1 : 3 lebih baik kekuatan lelahnya dari pada penyemprotan 1 : 5. Struktur kristal paduan aluminium tidak mengalami perubahan.
are other compositions. The aims of this research is knowing the physical and mechanical properties of Alumunium alloys after sprayed with oceanic water, also observe to factory’s materials.
Alumunium alloys are sprayed with sea water within 1:3 and 1:5 compositions of oceanic water and water for 5 days. The examinations to specimens are tensile test, fatigue test, microstucture test and macrostructure test.
Results of tensile strength in Alumunium alloys that sprayed with 1:3 composition is about 12,86 Kg/mm²,1,2 % and 1:5 composition is about 11,86 Kg/mm², 1,25%. By comparing the results of tensile test there is no significant change. Results of fatigue test in Alumunium alloys that sprayed with 1:3 composition is better than 1:5 composition. Crystal strurture in Alumunium alloys have not changed.
HALAMAN PENGESAHAN ………...iii
HALAMAN PERNYATAAN ………...……...v
HALAMAN PERSEMBAHAN ………...………...…vi
KATA PENGANTAR ……...………...……...…....vii
INTISARI ...………...…………...…ix
DAFTAR ISI ………...…...………...……..xi
DAFTAR GAMBAR………...………...……...xv
DAFTAR TABEL …....………...…...xvi
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penelitian...1
1.2 Tujuan Penelitian..………...…...……..…2
1.3 Batasan Penelitian……….………...………...2
1.4 Metode Penelitian ………...………...…...…2
BAB II DASAR TEORI 2.1 Sifat-sifat Aluminium...5
2.2 Produksi Alumina...6
2.2.1 Proses Pengolahan Alumina...7
2.2.2 Proses Elektrolisa Alumina Menjadi Aluminium...7
2.4.2 Paduan Aluminium Cor……….…...…………..13
2.4.3 Paduan Al-Cu……….………...…..…16
2.4.4 Paduan Al-Si, Al-Si-Mg dan Al-Si-Cu...17
2.4.5 Paduan Al-Mg………...………..21
2.4.6 Paduan Al-Mn………...………..…23
2.4.7 Paduan Al-Mg-Zn……….……...…...23
2.4.8 Paduan Aluminium Tahan Panas………….……...…....24
2.5 Pengaruh Unsur Paduan Dalam Aluminium………...…24
2.6 Pengujian Bahan……….………...…...27
2.7 Pengujian Merusak………...…….29
2.7.1 Pengujian Tarik………..……...29
2.7.2 Pengujian Kelelahan………...………...…33
2.8 Korosi………...………….35
2.8.1 Macam – macam korosi ………...…..37
2.8.2 Laju korosi ………...38
2.8.3 Faktor – faktor yang mempengaruhi korosi...40
2.8.4 Lelah korosi...41
2.9 Pengujian struktur kristal...43
2.10 Patahan dan putus pada benda uji...43
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Skema Penelitian………...…………...……..…54
3.2 Bahan dan Peralatan………...…...………….…55
3.3 Pembuatan Benda Uji………...………….…….56
3.3.1 Uji Tarik………...………….56 3.3.2 Uji Kelelahan………..………..…...………....58 3.3.3 Struktur Mikro...59 3.4 Pengujian Bahan………...………….….59 3.4.1 Pengujian Tarik………...……....59 3.4.2 Pengujian Kelelahan………..………...…...……60
3.4.3 Pengujian Struktur Mikro………...…...61
3.4.4 Pengujian Struktur Makro ...62
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Uji Komposisi………...………...….63
4.2 Pengujian Tarik……….…...………..64
4.3 Pengujian Kelelahan...68
4.4 Pengamatan Struktur Mikro...72
4.5 Pengamatan Struktur Makro...75
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
Gambar 2.3 Hubungan Tegangan dan Regangan Uji Tarik...30
Gambar 2.4 Diagram S-N Untuk Logam Besi dan Bukan Besi...35
Gambar 2.7 Bentuk Penampang Patah...44
Gambar 2.8 Macam-Macam Bentuk Patahan...46
Gambar 2.9 Retak Ductile Paduan Al – Si...46
Gambar 3.1 Benda Uji Tarik………...56
Gambar 3.2 Benda Uji Kelelahan...58
Gambar 3.3 Benda Uji Kekerasan da Struktur Mikro...59
Gambar 4.1 Grafik Hubungan Kekuatan Tarik Dengan Jenis Perlakuan...66
Gambar 4.2 Grafik Hubungan Regangan Dengan Jenis Perlakuan...67
Gambar 4.3 Grafik Hubungan Tegangan Dengan Jumlah Siklus...71
Gambar 4.5 Struktur Mikro Pada Kondisi Hasil Fabrikasi, Perbesaran 200×...73
Gambar 4.6 Struktur Mikro Pada Kondisi 1 : 3, Perbesaran 200×...74
Gambar 4.7 Struktur Mikro Pada Kondisi 1 : 5, Perbesaran 200×...74
Gambar 4.8 Penampang Patahan Lelah Material Hasil Fabrikasi...75
Gambar 4.9 Penampang Patahan Lelah Material 1 : 3...83
Gambar 4.10 Penampang Patahan Lelah Material 1 : 5...83
Tabel 2.2 Sifat-Sifat Mekanik Aluminium………...…...10
Tabel 2.3 Klasifikasi Paduan Aluminium Cor………...12
Tabel 2.4 Klasifikasi Paduan Aluminium Tempa………...13
Tabel 2.5 Sifat-Sifat Mekanis Paduan Aluminium Cor...14
Tabel 2.6 Pengaruh Unsur Paduan Pada Aluminium…………...15
Tabel 2.7 Fasa Presipitasi Terbentuk Selama Penuaan Paduan Biner Al-Cu ...17
Tabel 2.8 Kekuatan Tarik Panas Paduan Al-Si-Ni-Mg………...…...19
Tabel 2.9 Sifat-Sifat Mekanis Paduan Al-Mg-Si...20
Tabel 2.10 Sifat-sifat Mekanis Paduan Al-Cu-Mg…………...22
Tabel 3.1 Ukuran Benda Uji Tarik Menurut Standar...57
Tabel 4.1 Komposisi Paduan Aluminium...63
Tabel 4.2 Data Uji Tarik Benda Uji Hasil Fabrikasi...65
Tabel 4.3 Data Uji Tarik Benda Uji 1 : 3...65
Tabel 4.4 Data Uji Tarik Benda Uji 1 : 5...66
Tabel 4.5 Data Uji Kelelahan Hasil Fabrikasi...69
Tabel 4.6 Data Uji Kelelahan Benda Uji 1 : 3... ...70
Tabel 4.7 Data Uji Kelelahan Benda Uji 1 : 5... ...71
1.1. Latar Belakang Penelitian
Kemajuan teknologi khususnya pada bidang industri yang semakin pesat dan permintaan akan kebutuhan konsumen dalam jumlah yang cukup besar dan kualitas baik juga tentunya, menjadi tangung jawab dan motivasi manusia untuk terus dapat mengolah dan menciptakan sesuatu yang bermanfaat dari sumber daya yang ada. Khususnya pada bidang teknik yang melakukan penelitian dan pengujian pada bahan-bahan yang terdapat di alam baik itu berupa bahan-bahan ferrous (yang mengandung logam) maupun non ferrous (bukan logam). Karena dari bermacam bahan yang ada tersebut mempunyai sifat dan karakter yang berbeda-beda seperti sifat fisis, mekanik, komposisi, dan mempunyai kelebihan dan kekurangan juga tentunya.
Berdasarkan dari hal-hal tersebut, penulis akan melakukan penelitian mengenai bahan yang mengandung logam tepatnya aluminium paduan. Yang mana penelitian ini sebagai bahan tugas akhir, karena penggunaan aluminium yang semakin banyak didipergunakan dalam berbagai bidang dewasa ini. Ini disebabkan aluminium mempunyai sifat tahan korosi, tidak beracun, ringan, pengahantar panas yang baik dan mudah dibentuk.
Karena sifat aluminium yang tahan terhadap korosi maka diperlukan penelitian pengaruh semprotan air laut terhadap aluminium paduan. Karena penggunaan aluminium paduan yang semakin banyak. Selain dipergunakan untuk
peralatan rumah tangga, aluminium banyak juga dipergunakan untuk keperluan industri diantaranya bahan untuk body pesawat terbang, mobil, kapal laut, elektronik, konstruksi dan lain sebagainya.
1.2. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh semptotan air laut terhadap sifat fisis dan mekanis pada aluminium paduan, yaitu :
1. Kekuatan tarik 2. Kelelahan
3. Struktur Mikro dan Struktur Makro
1.3. Batasan Penelitian
Dalam penelitian ini diberikan batasan-batasan masalah agar dapat terarah dan lebih sistematis. Aluminium paduan (Al-Si-Cu) akan diuji sebelum dan sesudah disemprot dengan campuran air laut dan air tawar, dengan perbandingan campuran 1 : 3 dan 1 : 5 dengan waktu penyemprotan masing-masing prosentase adalah 5 hari.
1.4. Metode Penelitian
Metode penelitian yang dilakukan adalah untuk pembuatan sampel di laboratorium teknologi mekanik. Pengujian tarik, uji kelelahan, pengujian struktur mikro dan makro dilaksanakan di laboratorium ilmu logam Universitas Sanata
Dharma Yogyakarta. Metode penelitian ini, diharapkan mahasiswa mengetahui sifat-sifat fisis dan mekanis pada aluminium paduan (Al-Si-Cu).
Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui kekuatan tarik dan regangan benda uji. Penarikan dilakukan sampai bahan penelitian (spesimen) mengalami patah sehingga dapat diketahui beban maksimumnya dan alat yang digunakan adalah mesin uji tarik.
Pengujian kelelahan dalam penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk menentukan batas lelah suatu material dengan suatu pembebanan. Untuk mengtahui karakteristik tegangan perpatahan logam yang terjadi secara berulang-ulang.
Untuk pengujian struktur mikro pada sampel dilakukan foto struktur mikro (fasa-fasa) pada saat kondisi tanpa perlakuan, dan sesudah disemprot air laut. Maka dari sini akan diketahui sifat-sifat fisis yaitu struktur mikro dari bahan tersebut. Pada pengujian struktur makro dilakukan foto struktur makro pada permukaan patahan dari spesimen hasil uji kelelahan.
Semua penelitian dilakukan di laboratorium ilmu logam Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, kecuali foto struktur makro dilakukan dengan kamera digital.
BAB II DASAR TEORI
Aluminium merupakan unsur logam yang banyak terdapat dialam, karena pada kerak bumi 8 % adalah alumunium. Pertama kali alumunium ditemukan sebagai unsur oleh Sir Humprey Davy pada tahun 1809, kemudian direduksi pertama kali sebagai logam oleh Hans Cristian Oersted tahun 1825. pada tahun 1886 Paul Heriult di Prancis dan C.M.Haal di Amerika, secara terpisah telah memperoleh logam aluminium dari alumina dengan cara elektrolisa.
Bahan dasar aluminium berupa bauksit yaitu suatu senyawa hidroksid alumunium (AlB2BOB3BHB2oB) yang banyak terdapat didaerah tropis dan sub tropis yang
memiliki curah hujan tinggi. Bauksit terbentuk dari proses pelapukan (weathering) batuan beku, yang mengandung 60 % aluminium oksida (AlB2BOB3B), 10 % besi oksida
(FeB2BOB3B), 10 % SiOB2B dan 20 % HB2BO yang terikat secara kimiawi.
Aluminium merupakan logam ringan yang mempunyai ketahanan korosi yang baik dan hantaran listrik yang baik dan sifat-sifat yang baik lainnya sebagai sifat logam. Sebagai tambahan terhadap kekuatan mekaniknya yang sangat meningkat dengan penambahan Cu, Mg, Si, Mn, Zn, Ni, dan lain sebagainya, secara satu persatu atau bersama-sama, memberikan juga sifat-sifat baik lainnya seperti tahan korosi, ketahanan aus, koefisien pemuaian rendah dan lain sebagainya. Material ini dipergunakan di dalam bidang yang luas.
2.1. Sifat-sifat aluminium
Keunggulan aluminium dibandingkan dengan logam lain dapat dilihat dari sifat-sifat yang dimilikinya, antara lain :
1. Sifat utama adalah massa jenis yang rendah, berat aluminium yang hanya sepertiga dari berat baja, berat jenis alumunium 2700 Kg/mP
3
P, sedangkan
berat jenis baja sebesar 7700 Kg/mP
3
P, kekuatan tarik 90 – 120 Mpa,
tegangan luluh 34 Mpa, kekerasan 23 BHN dan modulus elastisitas (E) sebesar 70000 N/mmP
2
P.
2. Tahan terhadap korosi (Corrosion Resistance), untuk logam non ferro dijelaskan bahwa semakin besar kerapatannya maka semakin baik daya tahan korosinya, tetapi untuk aluminium ada pengecualian. Hal ini disebabkan oleh lapisan atau selaput tipis oksida transparan dan jenuh oksigen di seluruh permuakaan, selaput ini mengendalikan laju korosi dan melindungi lapisan di bawahnya.
3. Sifat mekanis (Mechanical Properties), aluminium mempunyai kekuatan tarik, kekerasan, dan sifat mekanis lain yang sebanding dengan paduan bukan besi (non ferrous alloys) lainnya, dan juga sebanding dengan beberapa jenis baja.
4. Penghantar panas dan listrik yang baik (Head and Electrical Conductivity), disamping daya tahan yang baik terhadap korosi, aluminium memiliki daya hantar panas dan listrik yang tinggi, daya hantar listrik aluminium murni sekitar 60 % dari daya hantar tembaga.
5. Tidak beracun (Nontoxicity), aluminium dapat digunakan sebagai bahan pembungkus atau kaleng makanan dan minuman. Hal ini disebabkan reaksi kimia antara makanan atau minuman dengan aluminium tidak menghasilkan zat beracun yang membahayakan kesehatan manusia.
6. Sifat mampu bentuk (Formability), aluminium dapat dibentuk dengan mudah, aluminium mempunyai sifat mudah untuk ditempa (Malleability) yang memungkinkannya dibuat dalam bentuk plat atau lembaran tipis. 7. Titik lebur rendah (Melting Point), titik lebur aluminium relatif rendah
(660P
0
PC) sehingga sangat baik untuk proses penuangan dengan waktu
peleburan relatif singkat dan biaya operasi lebih murah.
Selain sifat-sifat tersebut diatas, masih banyak sifat-sifat aluminium yang menguntungkan antara lain anti magnetik, nilai arsitektur dan dekoratif, mudah untuk dilakukan proses pengerjaan akhir (finishing) dan lain sebagainya.
2.2. Produksi Alumina
Aluminium di produksi dari bauksit yang merupakan campuran gibbsite [Al (OH)B3B], diaspore [Al O(OH)] dan mineral lempung seperti kaolinit [AlB2 BSiB2BOB5B
(OH)B4B]. Proses aluminium dari bauksit melalui dua tahap, yaitu :
a. Proses pengolahan alumina (AlB2BOB3B)
b. Proses Elektrolisa alumina menjadi aluminium
Proses produksi dibuat dua tahap karena sedikit lebih sulit untuk memisahkan antara alumina dan bauksit.
2.2.1. Proses Pengolahan Alumina
Proses pengolahan bauksit menjadi alumina dilakukan melalui suatu rangkaian proses yang di sebut proses Bayer. Bauksit di masukkan ke dalam larutan (Na OH) dan alumina yang terdapat di dalamnya akan membentuk sodium aluminat. Setelah pemisahan sodium aluminat dari zat lainnya, lalu didinginkan secara perlahan sampai temperatur 25P
0
PC ─ 35P
0
PC untuk mengendapkan aluminium hidroksida Al (OH)B3B,
kemudian Al (OH)B3B dicuci dan selanjutnya dipanaskan sampai temperatur 110P
0
PC ─
120P
0
PC untuk menghasilkan aluminium oksida (AlB2BOB3B). Dari proses tersebut
didapatkan alumina yang siap pakai.
2.2.2. Proses Elektrolisa Alumina Menjadi Aluminium
Pada proses elektrolisa alumina, alumina yang telah diperoleh melalui proses pengolahan bauksit, diproses lagi secara elektrolisa pada temperatur tinggi dengan proses Hall─Heroult. Karena alumina mempunyai titik leleh yang tinggi (2000P
0
PC),
maka alumina tersebut dilarutkan ke dalam cairan Criolite (NaB3BAl FB6B) yang bertindak
sebagai elektrolit, sehingga titik leleh menjadi lebih rendah (1000P
0
PC).
Cara elektrolisa lain untuk alumina menggunakan dapur cell, biasanya dapur cell dengan ukuran ± 2,5 m × 1,5 m × 0,6 m dan memerlukan arus listrik antara 8000─30000 A pada tegangan 7 V. Anoda perlahan-lahan terbakar oleh elektroda bermuatan positif.
Gambar 2.1 Proses Elektrolisa Alumina Dengan Dapur Cell
(Sumber : Malau V : Bahan Teknik Manufaktur, Diktat Kuliah,USD Yogyakarta)
Apabila arus listrik melewatinya, alumina bermuatan positif akan tertarik ke pelapis dapur yang merupakan elektroda negatif (katoda), dan akan di dapat aluminium cair yang terkumpul di dasar dapur dan dapat di ambil bila perlu, sementara oksigen akan sampai ke anoda dan terbakar.
Gambar 2.2 Proses Elektrolisa Alumina Menjadi Aluminium
2.3. Aluminium Murni
Aluminium yang didapat dalam keadaan cair dengan elektrolisa, umumnya mencapai kemurnian 99,85 % berat. Dengan mengelektrolisa kembali dapat dicapai kemurnian 99,99 % berat yaitu dicapai dengan empat angka sembilan.
Tabel 2.1 Sifat-sifat Fisik Aluminium
(Sumber : Surdia T,Saito S, : Pengetahuan Bahan Teknik, hal 134)
Sifat-sifat Kemurnian Al (%) 99,996 > 99,0 Massa jenis (20P 0 PC) Titik cair
Panas jenis (cal/gP
0
PC)(100)
Hantaran listrik (%)
Tahanan listrik koefisien temperatur (P
0
PC)
Koefisien pemuaian (20-100P
0
PC)
Jenis kristal, kontraksi kisi
2,6989 660,2 0,2226 64,94 0,00429 23,86 ×10P -6 Fcc,a = 4,013kX 2,71 653-657 0,2297 59 0,0115 23 x 10P -6 P Fcc,a = 4,04kX Catatan : fcc = face centered cubic ; kubus berpusat muka
Tabel 2.2 Sifat-Sifat Mekanik Aluminium
(Sumber : Surdia T,Saito S, :Pengetahuan Bahan Teknik, hal 134)
Sifat-sifat Kemurnian Al (%) 99,996 >99,0 Diaging 75% dirol dingin Diaging H18 Kekuatan tarik (kg/mmP 2 P) Kekuatan mulur(0,2%)(kg /mmP 2 P) Perpanjangan (%) Kekerasan Brinell 4,9 1,3 48,8 17 11,6 11,0 5,5 27 9,3 3,5 35 23 16,9 14,8 5 4,4
Sifat-sifat fisik dan sifat-sifat mekanik yang ditunjukkan dalam tabel 2.1 dan tabel 2.2, ketahanan korosi berubah menurut kemurnian, aluminium dengan kemurnian 99,0 % atau di atasnya dapat dipergunakan di udara selama bertahun-tahun. Hantaran listrik aluminium kira-kira 65 % dari hantaran listrik tembaga, tetapi massa jenisnya kira-kira sepertiganya sehingga memungkinkan untuk perluasan penampangnya. Oleh karena itu dapat dipergunakan untuk kabel-kabel tenaga dan bisa untuk lembaran tipis (foil). Aluminium dengan kadar 99,0 % dapat dipergunakan untuk reflektor yang memerlukan reflektipitas yang tinggi dan juga untuk kodensor elektrolitik dipergunakan aluminium dengan angka sembilan empat.
2.4. Aluminium Paduan
Penggunaan aluminium pada umumnya terbatas pada aplikasi yang tidak terlalu mengutamakan faktor kekuatan seperti penghantar panas dan listrik, perlengkapan bidang kimia, lembaran (plat) dan sebagainya. Salah satu usaha untuk meningkatkan aluminium murni adalah dengan proses pengerasan regang atau dengan perlakuan panas (heat tretment). Tetapi cara ini tidak senantiasa memuaskan bila tujuan utama adalah untuk menaikan kekuatan bahan.
Pada perkembangan selanjutnya, peningkatan kekuatan aluminium dapat dicapai dengan menambahkan unsur-unsur paduan ke dalam aluminium. Unsur-unsur paduan tersebut dapat berupa tambahan tembaga (Cu), Mangan (Mn), silikon (Si), magnesium (Mg), seng (Zn), dan lain-lain. Kekuatan aluminium paduan dapat dinaikan lagi dengan pengerasan regang atau dengan perlakuan panas. Sifat-sifat lainnya seperti mampu cor dan mampu mesin juga bertambah baik, dengan demikian penggunaan aluminium paduan lebih luas dibandingkan dengan aluminium murni.
2.4.1. Klasifikasi Paduan Aluminium
Paduan aluminium diklasifikasikan dalam berbagai standard oleh berbagai negara. Paduan aluminium diklasifikasikan menjadi dua kelompok umum yaitu :
Paduan aluminium cor (cast aluminium alloys)
Paduan aluminium tempa (wrought aluminium alloys)
Setiap kelompok tersebut dibagi lagi menjadi dua kategori, yaitu paduan dengan perlakuan panas (heat treatable alloys) dan paduan tanpa perlakuan panas
(non heat treatable alloys). Sistem penandaan untuk kedua kelompok paduan tersebut tercantum pada tabel di bawah ini :
Tabel 2.3 Klasifikasi Paduan Aluminium Cor
(Sumber : Malau V : Bahan Teknik Manufaktur,Diktat Kuliah,USD Yogyakarta) Seri Paduan Unsur Paduan utama
1xxx 2xxx 3xxx 4xxx 5xxx 6xxx 7xxx 8xxx Al 99 % ≥ Cu Si + Cu atau Mg Si Mg Tidak digunakan Zn Zn Sn
Tabel 2.4 Klasifikasi Paduan Aluminium Tempa
(Sumber : Malau V : Bahan Teknik Manufaktur, Diktat Kuliah,USD Yogyakarta) Seri Paduan Unsur Paduan Utama
1xxx 2xxx 3xxx 4xxx 5xxx 6xxx 7xxx 8xxx Al 99 % ≥ Cu atau Cu + Mg Mn Si Mg Mg + Si Zn + Mg atau Zn + Mg + Cu Unsur lain
Perubahan cukup nyata dari sifat-sifat paduan aluminium dapat juga terjadi karena perlakuan panas tertentu seperti pengerasan regang, peng-anil-an dan lain-lain.
2.4.2. Paduan Aluminium Cor
Struktur mikro paduan aluminium cor (berhubungan erat dengan sifat-sifat mekaniknya) terutama tergantung pada laju pendinginan saat pengecoran dilakukan. Laju pendinginan ini tergantung pada jenis cetakan yang digunakan. Dengan cetakan logam, pendinginan akan berlangsung lebih cepat dibanding dengan cetakan pasir sehingga struktur logam cor yang dihasilkan akan lebih halus dan menyebabkan
peningkatan sifat mekaniknya. Tabel di bawah ini memperlihatkan sifat-sifat mekanik beberapa paduan aluminium cor.
Tabel 2.5 Sifat-Sifat Mekanis Paduan Aluminium Cor
(Sumber : Malau V : Bahan Teknik Manufaktur, Diktat Kuliah,USD Yogyakarta) Paduan Komposisi Rata-rata (%) Proses Pembuatan Perlakuan Panas 2 yo σ (Mpa) u σ (Mpa) Regangan (%) 295.0 4,5 Cu - 1 Si Cetakan pasir T6 165 250 5 308.0 5,5 Si - 4,5 Cu Cetakan pasir F 90 150 1 356.0 7Si - 0,3 Mg Cetakan pasir T6 160 230 1,5
390.0 17Si – 4,5Cu- 0,6Mg Cetakan pasir Tekanan T6 T5 270 290 280 310 <0,5 1 413.0 12Si – 1,3 Fe Tekanan F 160 280 3 712.0 5,8Zn - 0,6 Mg - 0,5Cr - 0,2Ti Cetakan pasir F 130 200 5
Tabel 2.6 Pengaruh Unsur Paduan Pada Aluminium (Sumber : Suroto,A.Sudibyo,b.Ilmu Logam)
Mg Cu Si Zn Mn Pb
Batas getas + + + + + ++ + 0
Daya tahan terhadap korosi ++ - ++ - ++ 0
Kemampuan dituang + 0 ++ 0 0 0
Kemampuan diproses cutting + 0 + + - +
keterangan :
++ : Sangat meningkat + : Meningkat
- : Menurun
0 : Tidak berpengaruh
Disamping sifat-sifat tersebut, ada beberapa sifat penting yang diperoleh dari paduan aluminium, yaitu dengan kemampuan dispersi, hal ini dengan memberikan paduan tembaga dan seng atau paduan magnesium-silisium (Mg SiB2B) atau
Magnesium-seng (Mg-ZnB2B) dengan demikian dapat diketahui perbedaan antara
aluminium yang dapat dikeraskan dengan aluminium yang tidak dapat dikeraskan, ini sangat penting bagi proses pengerjaan.
2.4.3. Paduan Al-Cu
Paduan Al-Cu sangat jarang digunakan karena tingkat kecairannya jelek. Paduan Al-Cu dapat di perbaiki dengan menambahkan unsur Si. Karena bahan ini memiliki sifat cukup baik pada penggunaan suhu tinggi bisa ditambahkan unsur Ni dan Mg.
Paduan aluminium dengan kadar Cu 4,5 % memiliki sifat-sifat mekanis dan mampu mesin yang baik, sedangkan mampu cor bahan ini kurang baik.
Paduan Al-Cu-Si dengan kadar 4 – 5 % Si pada paduan dapat memperbaiki mampu cor aluminium. Paduan Al-Cu-Si biasa dipakai untuk rangka utama katup-katup. Komposisi paduan adalah :
Cu : 4,20 % Si : 4,58 % Fe : 0,14 % dan Al : sisanya
Tabel.2.7 Fasa Presipitasi Terbentuk Selama Penuaan Paduan Biner Al – Cu (Sumber : Surdia, T.Saito,S.Pengetahuan Bahan Teknik, hal.132)
Konsentrasi paduan Temperatur Penuaan (P 0 PC) 2 % Cu 3 %Cu 4 % Cu 4,5 % Cu 110 130 165 190 220 240 GP [1] θatau dan θ GP [2] atau GP [1] - θ θ - GP [1] GP [1] θdan GP [2] sesaat θGP [2] terbatas - - GP [1] GP [1] GP [1] dan GP [2] GP[2]danθterbatas θ θ GP [1] GP [1] - GP [2] θ
2.4.4. Paduan Al─Si, Al─Si─Mg dan Al─Si─Cu
Paduan Al – Si merupakan paduan aluminium yang paling banyak digunakan dengan kadar Si yang bervariasi dari 5 – 20 %. Kebanyakan paduan ini memiliki struktur mikro eutektik atau hypoeutektik (komposisi eutektik pada 12,17 % Si). Paduan ini mempunyai viskositas yang baik dan tahan terhadap korosi serta memiliki mampu cor yang baik, sehingga terutama dipakai untuk elemen-elemen mesin. Paduan ini relatif ringan, koefisien pemuaian rendah, penghantar panas dan listrik yang baik. Bila paduan ini di cor, akan mempunyai sifat mekanis rendah karena
butir-butir Si cukup besar, sehingga pada saat pengecoran perlu ditambahkan natrium untuk membuat kristal halus dan memperbaiki sifat-sifat mekanisnya. Tapi cara ini tidak efektif untuk coran tebal.
Sifat-sifat mekanis paduan Al-Si dapat diperbaiki dengan menambahkan Mg, Cu, atau Mn, dan selanjutnya diperbaiki dengan perlakuan panas. Penambahan unsur Mg (0,3 – 1 %) pada paduan Al-Si akan menghasilkan peningkatan cukup besar terhadap sifat-sifat mekanisnya. Dalam hal ini, unsur Mg meningkatkan respon terhadap perlakuan panas bahan. Peningkatan tersebut terjadi karena adanya presipitasi MgB2BSi. Paduan 5053, 6063 dan 6061 merupakan paduan dari sistim ini
yang mempunyai kekuatan kurang baik sebagai paduan tempa dibandingkan dengan paduan-paduan lainnya, tetapi sangat liat, sangat baik mampu bentuknya pada temperatur kamar serta tahan korosi.
Tabel 2.8 Kekuatan Tarik Panas Paduan Al-Si-Ni-Mg (Sumber : Surdia,T.Saito,S.Pengetahuan Bahan Teknik,hal.138)
Sifat-sifat mekanik Paduan Perlakuan Temp- ratur uji (P 0 PC) Kekuatan Tarik (kgf/mmP 2 P) Kekuatan Mulur (kgf/mmP 2 P) Perpan-jangan (%) Alcoan 325 Al-12,5Si-1,0Mg-0,9Cu-
0,9Ni (untuk dibentuk)
T6: 510-521P
0
PC,4 jam
Dicelup dingin di air, 160-174P 0 P C,6-10 jam Penuaan 24 240 316 371 39,2 11,2 4,2 2,5 32,2 7,7 2,5 1,4 8 30 60 120 Alcoa A 132 Al-12Si-2,5Ni-1,2Mg- 0,8Cu (untuk dicor cetak)
T551: 168-174P
0
PC,14-18
Jam dianil, tanpa Perlakuan perlarutan 24 204 316 25,2 16,1 7,7 19,6 9,5 3,5 0,5 2,0 8,0 Alcoa D 132 Al-9Si-3,5Cu-0,8Mg- 0,8Ni (untuk dicor cetak)
T5: 204P
0
PC,7-9jam dianil,
tanpa perlakuan pelarutan
24 240 316 371 25,2 14,4 6,3 3,9 19,6 9,1 4,2 2,8 1,0 5,0 20,0 40,0
Tabel 2.9 Sifat-Sifat Mekanis Paduan Al-Mg-Si
(Sumber : Surdia,T.Saito,S.Pengetahuan Bahan Teknik,hal.140) Paduan Keadaan Kekuatan
Tarik (kgf/mmP 2 P) Kekuatan Mulur (kgf/mmP 2 P) Perpanjangan (%) Kekuatan Geser (kgf/mmP 2 P ) Kekerasan Brinell Batas Lelah Kgf/mmP 2 P) 6061 0 T4 T6 12,6 24,6 31,6 5,6 14,8 28,0 30 28 15 8,4 16,9 21,0 30 65 95 6,3 9,5 9,5 6063 T5 T6 T83 19,0 24,6 26,0 14,8 21,8 24,6 12 12 11 11,9 15,5 15,5 60 73 82 6,7 6,7 -
Penambahan unsur Cu (3-5 %) pada paduan Al-Si dapat juga meningkatkan sifat-sifat mekanik paduan. Paduan Al-Si-Cu, dengan komposisi Si mendekati komposisi eutektik dapat di gunakan pada suhu tinggi dengan koefisien muai panjang relatif kecil, paduan ini banyak digunakan untuk bahan piston motor bakar (internal combustion engine)
Duralumin (paduan seri 2017) merupakan salah satu paduan populer dari aluminium dengan komposisi standard Al – 4 % Cu – 0,5 % Mg – 0,5 % Mn. Bila kandungan unsur Mg ditingkatkan sehingga komposisi standarnya berubah menjadi
Al 4,5 % Cu 1,5 % Mn di namakan paduan 2024 dengan nama lamanya duralumin super.
2.4.5. Paduan Al-Mg
Paduan aluminium dengan kadar Mg sekitar 4 – 10 % mempunyai ketahanan korosi dan sifat-sifat mekanis yang baik. Paduan ini mempunyai kekuatan tarik diatas 300 Mpa, dan perpanjangan diatas 12 % setelah perlakuan panas. Paduan Al-Mg (disebut juga hidronalium) di pakai untuk bagian-bagian dari alat-alat industri kimia, kapal laut, pesawat terbang yang membutuhkan daya tahan terhadap korosi. Paduan mempunyai daya tahan sangat baik terhadap korosi dalam air laut dan udara dengan kadar garam relatif tinggi.
Komposisi dari paduan ini : Mg : 3,86 % Si : 0,18 % Mn : 0,39 % Fe : 0,29 % Cu : 0,07 % dan Al : sisanya
Paduan seri 5052 dengan 2-3 % Mg dapat dengan mudah di tempa, dirol dan di ekstrusi. Paduan 5056 merupakan paduan paling kuat dalam sistem ini, dan dipakai setelah pengerasan bila diperlukan kekerasan tinggi. Paduan 5083 dengan 4,5 % Mg setelah dianil merupakan paduan cukup kuat dan mudah di las.
Tabel 2.10 Sifat-Sifat Mekanik Paduan Al-Cu-Mg
(Sumber : Malau V : Bahan Teknik Manufaktur,Diktat Kuliah, USD Yogyakarta) Sifat-sifat mekanis Paduan Keadaan Kekuatan Tarik (Mpa) Kekuatan Mulur (Mpa Regangan (%) Kekuatan Geser (Mpa) Batas Lelah (Mpa) 17S (2017) 0 T4 183 436 70 281 - - 127 267 77 127 A17S (A2017) T4 302 169 27 197 95 24S (2024) 0 T4 T36 189 478 51,3 77 323 401 22 22 - 127 288 295 - - - 14S (2014) 14S (2014) 190 394 490 98 280 420 18 25 13 127 239 295 - - -
Paduan yang mengandung Cu mempunyai daya tahan jelek terhadap korosi, bila kita ingin meningkatkan ketahanan korosinya maka biasanya pada permukaan paduan tersebut dilapisi dengan aluminium murni atau paduan aluminium tahan korosi. Paduan dengan sistem ini terutama dipakai sebagai bahan pesawat terbang.
2.4.6. Paduan Al-Mn
Mangan (Mn) merupakan unsur yang memperkuat aluminium tanpa mengurangi ketahanan terhadap korosi, dan dipakai untuk membuat paduan tahan korosi.
2.4.7. Paduan Al-Mg-Zn
Aluminium menyebabkan keseimbangan biner semu dengan senyawa antara logam MgZnB2, Bkelarutannya menurun apabila temperatur turun. Paduan bersifat keras
dan getas oleh korosi tegangan. Dengan penambahan kira-kira 0,3 % Mn atau Cr, butir kristal padat diperhalus dan mengubah bentuk presipitasi serta terhindar dari retakan korosi tegangan. Paduan tersebut dinamakan ESD, duralumin super ekstra, mempunyai kekuatan tertinggi di antara paduan-paduan lainnya. Penggunaan paduan ini terutama untuk bahan konstruksi pesawat terbang.
Paduan 7075 dengan komposisi : Mg : 2,5 %
Cr : 0,3 % Zn : 5,5 % Cu : 1,5 % Mn : 0,2 %
2.4.8. Paduan Aluminium Tahan Panas
Paduan Al-Cu-Ni-Mg mempunyai kekuatan konstan sampai suhu 300P
0
PC,
sehingga paduan ini banyak digunakan untuk piston atau tutup silinder.
Paduan Al-Si-Cu-Ni-Mg mempunyai koefisien muai rendah dan tahan suhu tinggi sehingga paduan ini banyak digunakan untuk piston.
2.5. Pengaruh Unsur Paduan Dalam Aluminium
Paduan-paduan biasanya dipakai untuk meningkatkan pengaruh positif pada aluminium tetapi memiliki pengaruh negatif juga.
1. Unsur Magnesium (Mg)
Unsur magnesium memberikan pengaruh positif yaitu : Mempermudah proses penuaan
Meningkatkan kemampuan pengerjaan mesin Meningkatkan daya tahan terhadap korosi Meningkatkan kekuatan mekanis
Menghaluskan butiran kristal secara efektif
Meningkatkan ketahanan terhadap beban kejut / impact Pengaruh negatif yang ditimbulkan unsur Mg :
Meningkatkan kemungkinan timbulnya cacat pada hasil cor. 2. Unsur Besi (Fe)
Mencegah terjadinya penempelan logam cair pada cetakan selama proses penuangan.
Pengaruh negatif yang ditimbulkan unsur besi : Penurunan sifat mekanis
Penurunan kekuatan tarik
Timbulnya bintik keras pada hasil coran Peningkatan cacat porositas.
3. Unsur Seng (Zn)
Pada paduan aluminium unsur seng memberikan pengaruh positif berupa : Meningkatkan sifat mampu cor
Meningkatkan kemampuan dimesin Mempermudah dalam pembentukan Meningkatkan keuletan bahan
Meningkatkan kekuatan terhadap beban kejut.
Pengaruh negatif unsur seng pada paduan aluminium adalah : Menurunkan ketahanan korosi
Menurunkan pengaruh baik dari unsur besi, dan bila kadar Zn terlalu tinggi dapat menimbulkan cacat rongga udara.
4. Unsur Titanium (Ti)
Pengaruh positif dari unsur titanium pada aluminium adalah : Meningkatkan kekuatan hasil cor pada temperatur tinggi Memperhalus butir kristal dan permukaan
Mempermudah proses penuangan.
Unsur titanium memberikan pengaruh negatif terhadap paduan aluminium : Menaikan viskositas logam cair dan mengurangi fluiditas logam cair. 5. Unsur Silikon (Si)
Pengaruh positif dari unsur silicon dalam paduan aluminium adalah : Mempermudah proses pengecoran
Meningkatkan daya tahan terhadap korosi Memperbaiki sifat-sifat atau karakteristik coran Menurunkan penyusutan dalam hasil coran Pengaruh negatif yang ditimbulkan unsur Si adalah :
Penurunan keuletan bahan terhadap beban kejut
Hasil cor akan rapuh jika kandungan silikon terlalu tinggi. 6. Unsur Mangan (Mn)
Pengaruh positif unsur mangan dalam paduan aluminium yaitu : Meningkatkan kekuatan dan daya tahan pada temperatur tinggi Meningkatkan daya tahan terhadap korosi
Mengurangi pengaruh buruk unsur besi
Pengaruh negatif yang ditimbulkan unsur mangan yaitu : Menurunkan kemampuan penuangan
Meningkatkan kekerasan butiran partikel 7. Unsur Tembaga (Cu)
Meningkatkan kekerasan bahan Memperbaiki kekuatan tarik
Mempermudah proses pengerjaan dengan mesin. Pengaruh negatif yang ditimbulkan :
Menurunkan daya tahan terhadap korosi Mengurangi keuletan bahan
Menurunkan kemampuan dibentuk dan di rol. 8. Unsur Nikel (Ni)
Pengaruh positif yang ditimbulkan unsur nikel yaitu :
Meningkatkan kekuatan dan ketahanan bahan pada temperatur tinggi Penurunan pengaruh buruk unsur besi dalam paduan
Meningkatkan daya tahan terhadap korosi 2.6. Pengujian Bahan
Pengujian bahan dimaksudkan untuk mengetahui sifat-sifat bahan dari bahan yang di uji. Sifat-sifat suatu bahan meliputi :
1. Sifat mekanis Tegangan tarik Modulus elastis Beban patah Tegangan kelelahan Kekerasan Tegangan elastis
Tahanan keausan,dll. 2. Sifat kimia
Tahanan pada korosi Tahanan pada oksidasi Stabilitas, reaktifitas 3. Sifat phisik Kerapatan Konduktivitas listrik Konduktivitas panas Reflektivitas Energi permukaan
Suhu dan panas laten transformasi dll.
Secara garis besar, pengujian mekanis terhadap benda uji dapat dibedakan atas pengujian bersifat merusak benda uji (destruktif) dan pengujian bersifat tidak merusak benda uji (non destruktif). Pengujian bersifat merusak benda uji akan menimbulkan kerusakan berarti pada benda uji setelah pengujian selesai.
Pegujian bersifat merusak benda uji meliputi : Uji tarik
Uji kelelahan Uji lengkung Uji kejut Uji geser
Uji puntir Uji tekan,dll.
pengujian bersifat tidak merusak benda uji meliputi :
Uji kekerasan (Brinell, Rockwell, Vickers, Knoop) Uji Zyglo
Uji Magnetografis Uji Ultrasonik Uji ames Uji magnaflux Uji sinar X, sinar γ 2.7. Pengujian merusak
Pada penelitian sifat-sifat mekanis pada aluminium paduan dalam pengujian merusak digunakan pengujian tarik dan pengujian kelelahan.
2.7.1. Pengujian tarik
Pengujian tarik adalah pengujian bahan dengan cara bahan atau benda uji diberi beban tarik secara perlahan-lahan sampai suatu beban tertentu dan akhirnya benda uji patah. Beban tarik yang bekerja pada benda uji akan menimbulkan pertambahan panjang disertai pengecilan diameter benda uji. Perbandingan antara pertambahan panjang ( L) dengan panjang awal benda uji (L) di sebut Regangan (Δ ε ) :
L L Δ = ε
Perbandingan antara perubahan penampang setelah pengujian dan penampang awal (sebelum pengujian) disebut kontraksi (ψ ) :
0 0 A A A − f = ψ Dengan :
AB0B = Luas penampang awal benda uji
ABf B = Luas penampang akhir benda uji
Hubungan antara tegangan yang timbul σ (σ = F/A) dan regangan yang timbul (ε ) selama pengujian dapat digambarkan sebagai berikut :
Gambar 2.3 Hubungan Tegangan dan Regangan Uji Tarik
p
σ = tegangan proporsional
y
1 σ = tegangan luluh t σ = tegangan tarik B σ = tegangan patah B t xε ε
ε , , masing-masing merupakan regangan pada saat pembebanan benda pada
titik-titik X,T,B (XX’//TT’//BB’//PO).
Tegangan pada titik P disebut tegangan batas proporsional (σp) yaitu tegangan
tertinggi dimana hokum Hooke masih berlaku.
Hukum Hooke : A E L F A L F x E I L . . . = = Δ Dengan mengambil A F = σ dan L L Δ =
ε , maka hokum Hooke diatas
dapat dinyatakan dalam bentuk : σ =εx E
Apabila beban tarik diperbesar sampai titik Y (ada pertambahan panjang Δ L), kemudian beban di turunkan sampai ke titik 0 (beban ditiadakan), maka benda uji akan kembali ke panjang semula (L). Tetapi bila pembebanan sudah berada di atas titik Y (dengan pertambahan panjang tertentu), kemudian di turunkan sampai titik 0 (beban di tiadakan), maka benda uji tidak akan kembali kepanjang semula. Dalam hal ini benda uji telah mempunyai regangan permanen atau disebut regangan plastis. Dalam kondisi ini dapat di simpulkan bahwa titik Y disebut tegangan elastis bahan (σy).
Tegangan maksimum σt disebut juga kekuatan tarik (tensile streng) merupakan
tegangan tertinggi yang dimiliki benda uji sebagai reaksi terhadap beban yang diberikan. Setelah titik T, tegangan turun dan benda uji akhirnya putus pada saat tegangan σ . Selama pembebanan berlangsung dari titik 0 sampai titik T, diameter B
benda uji mengecil secara seragam (terjadi pertambahan panjang). Selama pembebanan berlangsung dari titik T sampai titik B, diameter benda uji berubah tidak seragam melainkan terjadi pengecilan setempat lebih cepat dibandingkan dengan tempat-tempat lainnya. Pengecilan diameter setempat ini disebut “necking” dan pada akhirnya benda uji putus pada daerah necking tersebut.
Hukum Hooke hanya berlaku pada benda-benda yang memiliki batas proporsional seperti baja lunak, sedang pada benda-benda yang tidak memiliki batas proporsional seperti besi tuang dan tembaga, hokum Hooke tidak berlaku.
Sifat-sifat terhadap beban tarik : 2. Modulus elastis
Modulus elastis adalah ukuran kekakuan suatu bahan, makin besar modulus elastisnya maka makin kecil regangan elastis yang dihasilkan akibat pemberian
tegangan. Modulus elastis suatu bahan ditentukan oleh gaya ikatan antar atom pada bahan tersebut, karena gaya ini tidak dapat diubah tanpa terjadi perubahan mendasar sifat bahannya, maka modulus elastis merupakan salah satu dari banyak sifat mekanik yang tidak mudah diubah. Sifat ini hanya sedikit berubah oleh adanya penambahan paduan, perlakuan panas atau pengerjaan dingin.
Pada tegangan tarik rendah terdapat hubungan linear antara tegangan dan regangan dan disebut daerah elastis, pada daerah ini berlaku hukum Hooke.
2. Batas elastis
Batas elastis adalah tegangan terbesar yang masih dapat ditahan oleh suatu bahan tanpa terjadi regangan sisa permanen yang terukur pada saat beban ditiadakan dengan bertambahnya ketelitian pengukuran regangan.
3. Batas proporsional
Batas proporsional adalah tegangan maksimum elastis bahan, sehingga apabila tegangan-tegangan yang diberikan tidak melebihi proporsional, bahan tidak akan mengalami deformasi dan akan kembali kebentuk semula.
4. Kekuatan luluh
Kekuatan luluh adalah tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah kecil deformasi plastis yang ditetapkan.
5. Tegangan tarik maksimum
Tegangan tarik maksimum adalah beban tarik maksimum yang dapat ditahan material sebelum patah.
2.7.2. Pengujian kelelahan
Kelelahan berkaitan dengan perpatahan logam secara prematur karena tegangan rendah yang terjadi secara berulang-ulang. Untuk menyatakan karakteristik tegangannya, hal-hal yang perlu diperhatikan :
1. Besar tegangan maksimum
2. Tegangan rata-rata yang cukup besar 3. Periode siklus tegangan.
Adapun rumus untuk mencari tegangannya adalah sebagai berikut :
3 32 2 d L W × × = π σ (kg/mmP 2 P)
Dengan : L = jarak antar tumpuan (mm) d = diameter ukur (mm)
W = beban pada pengujian tarik (kg)
Dalam menentukan batas kelelahan kita perlu menyelesaikan semua pengujian terlebih dahulu dan kemudian baru membuat diagram S-N sehingga dapat kita ketahui ketahanan terhadap kelelahan. Pada grafik akan terlihat garis mendatar setelah diberi tegangan dan jumlah siklus antara satu juta sampai sepuluh juta dianggap bahan sudah melalui ketahanan lelahnya. Tegangan maksimum yang diberikan kepada benda uji dan yang tidak mengakibatkan kepatahan lelah untuk jumlah pergantian beban (cycle) yang tak terbatas dinamakan Fatique Limit (batas lelah) atau Endurance Limit.
Gambar 2.4 Diagram S-N Untuk Logam Besi dan Bukan Besi.
2.8. KOROSI
Korosi (karat) gejala destruktif yang mempengaruhi semua logam. Walaupun besi bukan logam pertama yang dimanfaatkan, tetapi besi paling banyak digunakan dan paling awal menimbulkan korosi.
Pencegahan korosi atau karat sejak awal sampai sekarang, banyak membebani peradaban manusia dikarenakan :
a. Biaya korosi sangat mahal, baik akibat korosi maupun pencegahannya. b. Korosi sangat memboroskan sumber daya alam.
c. Korosi sangat membahayakan manusia, bahkan mendatangkan maut.
Definisi korosi adalah rusaknya suatu bahan atau menurunnya kualitas bahan karena terjadi reaksi dengan lingkungan.
Kebanyakan proses korosi adalah melalui proses elektrokimia beberapa secara kimiawi. Korosi terjadi pada logam, karena kebanyakan logam ditemukan dialam
dalam bentuk oksida atau logam cenderung kembali ke keadaan pada saat ditemukan. Logam adalah konduktor listrik, sehingga memungkinkan terjadi proses elektrokimia.
Plastik tidak ada kecenderungan kembali ke kondisi alam. Korosi pada plastik terjadi karena reaksi dengan lingkungannya. Reaksi elektrokimia pada korosi logam biasanya secara elektrokimia yaitu dari Anoda menuju Katoda. Oksidasi adalah kehilangan elektron (terjadi di Anoda), sedangkan reduksi adalah mengembalikan ion menjadi atom (terjadi di Katoda).
Korosi dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu : a. Korosi Logam Sejenis
b. Korosi Logam Tak Sejenis
Adalah korosi karena tergantung dari logam yang berlainan, disebut juga korosi dwilogam atau korosi galvanis. Terjadinya korosi galvanis tergantung pada posisi relatif logam – logam tersebut pada deret galvanik.
Deret galvanik menyatakan potensial relatif antara logam – logam pada kondisi tertentu.
Perbedaan deret galvanik (DG) dengan deret elektrokimia (DEK) : a. DEK : data elektrokimia yang mutlak, untuk perhitungan yang teliti
DG : data hubungan antara logam yang satu dengan lainnya dari hasil kualitatif
b. DEK : memuat data dari unsur – unsur logam
c. DEK : diukur pada kondisi standar
DG : diukur pada kondisi sembarang yang tertentu
2.8.1 Macam – Macam Korosi
Korosi dibedakan atau diklasifikasikan menurut penampakan logam yang terkorosi, adapun macam – macam korosi adalah sebagai berikut :
a. Korosi Merata
Adalah proses kimiawi atom elektrokimia berlangsung secara diseluruh permukaan logam yang berhadapan dengan lingkungan pengkorosi.
Korosi ini mudah dikontrol dengan cara coating, inkibitor (memakai bahan kimia), proteksi katodik.
b. Korosi Dwi Logam
Diakibatkan adanya dua logam yang tak sejenis. c. Korosi Pitting (kondisi pada air laut)
Adalah korosi dipermukaan benda kerja yang berbentuk lubang – lubang karena sangat distruktif (bahaya), sulit dicek, dapat menyebabkan runtuhnya konstruksi dengan tak terduga. Dan untuk menghindari dipakai bahan – bahan yang tidak mempunyai korosi pitting antara lain : baja tahan karat 304, baja tahan karat 316, tembaga, incoloy, besi tuang, kuningan, perunggu, titanium dan masih banyak bahan yang tahan tehadap korosi pitting.
d. Korosi Crevice (Korosi Celah)
Adalah korosi yang terjadi secara lokal didalam sela – sela antara logam dan permukaan logam yang terlindungi, dimana larutan didalamnya tidak bisa keluar dan banyak terjadi dibawah gasket, keling, baut, katub dan sebagainya.
Untuk menghindari korosi celah adalah menggunakan sambungan las, bahan keling atau baut serta menggunakan gasket yang tidak menyerap cairan (memakai teflon).
e. Korosi Intergranler (antar butir atau batas butir)
Terjadi karena pada daerah batas butir akibat adanya endapan atau mengandung senyawa lain. Adapun cara untuk menghindari korosi ini adalah menggunakan perlakuan panas dengan cairan yang bertemperatur tinggi sesudah pengelasan dan menurunkan kadar karbon, misalnya sampai 0,03% sehingga tidak terbentuk Cr C seperti pada stainless
steal 304 (Fe, 18Cr, 8Ni).
23 6
2.8.2 LAJU KOROSI
Laju korosi untuk baja yang terendam dalam air maupun yang terletak di pantai dipengaruhi oleh interaksi berbagai faktor antara lain :
Karbon dioksida sangat mudah larut dalam air dingin, dan membentuk asam karbonat dengan pH 5,5 sampai 6.
b. Oksigen.
Oksigen akan meningkatkan efisiensi reaksi katoda dalam kondisi – kondisi basa yang selalu dijumpai pada ketel – ketel baja. Oksigen juga dapat menimbulkan sumuran atau peronggaan ketika terlempar keluar dari air saat temperatur naik dan masuk kedalam sistem.
c. Garam – garam magnesium dan kalsium.
Garam magnesium dan kalsium yang terlarut mengendap dari air ketika menguap, membentuk selapis kerak pada permukaan logam. Ketika kerak menebal, laju perpindahan panas menurun sehingga efisiensi hilang dan mendatangkan resiko terjadinya pelekukan atau distorsi serta terbentuknya endapan kerak kosong.
Mutu air juga merupakan peranan yang besar. Meningkatnya laju aliran, khususnya ditempat terjadi olakan, juga meningkatkan laju korosi.
Dalam air tawar, laju korosi sebesar 0,05 mm per tahun sudah biasa, walaupun mungkin laju itu turun hingga 0,01 mm per tahun bila endapan mengandung kapur sudah terbentuk. Dalam air laut laju korosi rata – rata agaknya berada didaerah antara 0,1 – 0,15 mm per tahun.
Apabila disitu terdapat kerak, atau bila lokasinyag berada didaerah pasang surut hingga selalu mengalami keadaan basah atau kering yang berulang, angka diatas akan menjadi lebih besar. Laju korosi paling cepat untuk baja lunak dalam lingkungan laut karena terjadi hempasan gelombang dan karena disini terdapat banyak oksigen. Disini laju hilangnya logam mungkin empat atau lima kali lebih cepat dibanding bila logam itu terendam seluruhnya ditempat yang sama.
2.8.3 Faktor – faktor yang mempengaruhi korosi baja karbon di air laut a. Ion kloroda.
Sangat korosif terhadap logam yang mengandung besi. Baja karbon dan logam – logam besi biasa tidak dapat dipasifkan. Karena garam laut mengandung klorida lebih dari 55 %.
b. Hantaran listrik.
Hantaran yang tinggi memungkinkan anoda dan listrik katoda tetap bekerja kendati terpisah jauh, jadi peluang terkena korosi meningkat dan serangan total mungkin jauh lebih parah dibandingkan struktur yang sama pada air tawar.
c. Oksigen.
Korosi pada baja semakin besar dikendalikan secara katudik. Oksigen dengan mendeplorasikan katoda, mempermudah serangan; jadi kandungan oksigen yang tinggi akan meningkatkan korosi. d. Kecepatan.
Laju korosi meningkat, khususnya bila ada aliran olakan. Air laut yang bergerak mungkin :
- Menghancurkan lapisan penghalang karat. - Mengandung lebih banyak oksigen.
Selain itu benturan-benturan mempercepat penetrasi, sedangkan peronggan memperbanyak permukaan baja yang tersingkap sehingga korosi berlanjut.
e. Temperatur.
Peningkatan temperatur sekitar cenderung mempercepat serangan korosi. Air laut yang menjadi panas mungkin mengendapkan lapisan kerak yang protektif atau kehilangan sebagian oksigennya.
2.8.4 Lelah korosi ( corrosion fatigue )
Antara lelah korosi ( corrosion fatigue ) dan retak korosi tegangan ( SCC ) memang banyak miripnya, tetapi antara keduanya juga terdapat perbedaan sangat nyata, yakni bahwa lelah korosi sangat tidak spesifik.
Lelah mekanik dapat dialami semua logam, yaitu menyebabkan logam gagal pada tingkat tegangan jauh dibawah tingkat tegangan statik yang dapat membuatnya gagal.
Di lingkungan basah kita sering menjumpai bahwa ketahanan logam terhadap lelah menurun. Sehingga membuat lelah korosi menjadi bentuk korosi yang lazim dijumpai dan berbahaya.
Tahapan – tahapan perkembangan retak lelah kurang lebih sebagai berikut : a. Pembentukan pita – pita sesar yang menimbulkan intrusi atau ekstrusi
pada bahan.
b. Nukleasi bakal retakan kurang lebih sepanjang 10 µm c. Pemanjangan bakal retakan ke arah paling disuka
d. Perambatan retak makroskopik ( 0,1 sehingga 1 mm ) dalam arah tegak lurus terhadap tegangan utama maksimum dan sehingga menyebabkan kegagalan.
Contoh – contoh lelah korosi ada tiga kategori, antara lain :
1. Aktif : terkorosi dengan bebas, baja karbon dalam air laut
2. Imun : logam dalam keadaan terlindung baik secara katodik maupun dengan pengecatan
3. Pasif : logam dalam keadaan terlindung oleh selaput permukaan yang dibangkitkan oleh korosi sendiri yaitu selaput oksida.
2.9. Pengujian Struktur Kristal
Ada dua macam pengujian struktur kristal yang biasa dilakukan yaitu pengujian makro dan pengujian mikro.
1. Pengujian struktur makro
Pengujian struktur makro dari kristal adalah pengujian patahan dimana bahan dinilai dari besar butir kristal, warna, dan mengkilatnya patahan dari batang uji atau produk yang dipatahkan.
2. Pengujian struktur mikro
Dalam pengujian ini, kualitas bahan ditentukan dengan mengamati struktur dibawah mikroskop dan dapat pula mengamati cacat dari bahan yang diuji. Mikroskop yang digunakan adalah mikroskop cahaya. Permukaan logam yang akan diamati, dipoles dan dilakukan bermacam etsa kemudian diperiksa di bawah mikroskop.
2.10. Patahan Dan Putus Pada Benda Uji a. Patah
Patahan pada bahan biasanya dimulai dengan adanya retak pada permukaan dan mekanismenya harus melalui proses yang tergantung pembebanan siklus patah akibat kelelahan. Biasanya dimulai dari permukaan dimana lenturan dan puntiran akan menyebabkan tegangan yang tinggi sehingga menyebabkan konsentrasi tegangan pada bagian tertentu yang akan menyebabkan patah pada daerah tersebut. Ketelitian pengerjaan permukaan terutama kehalusannya pada bagian yang berputar mutlak
dibutuhkan ketelitian yang optimal, hal ini berpengaruh pada bahan terhadap kelelahan akibat beban tekan dan beban puntir, dari sini retak awal atau initial crack diketahui. Ciri patahan sendiri adalah dengan pelepasan sejumlah besar dislokasi secara tiba-tiba sewaktu luluh. Dislokasi tersebut bersama dan membentuk retak, retak merambat pada waktu yang singkat sehingga terjadi tegangan secara slip didaerah yang saling berdekatan, maka akan terjadi perpatahan dan hal ini terjadi karena adanya pengaruh dari tegangan geser pada bahan sewaktu terjadi puntiran.
Gambar 2.7 Bentuk Penampang Patah Perpatahan pada bahan dapat dibedakan, antara lain :
1. Perpatahan Getas (cleavage fracture)
Perpatahan Getas, yaitu bentuk perpatahan yang paling getas yang terjadi di dalam material kristalin. Patah getas yang terjadi pada material ulet disebabkan karena beroperasi pada suhu yang rendah dan laju pembebanan yang tinggi. Karakteristik dari patah getas sendiri adalah bahwa penampang patah berhubungan dengan bidang kristalografik secara khusus. Patahan ini
menghasilkan bentuk patahan yang rata dan memberikan warna yang terang pada permukaan patah.
2. Perpatahan Ulet (ductile fracture)
Perpatahan Ulet atau liat adalah bila spesimen ditarik dengan beban berlebih yang akan menyebabkan perpanjangan dan terkonsentrasi secara lokal pada suatu titik, mekanisme perpatahan ulet ini terjadi pada pengujian tarik. Perpatahan pada logam sendiri biasanya diawali oleh adanya retak pada bahan. Retak adalah deformasi plastis yang terjadi pada suhu tinggi akibat beban lebih yang konstan selama periode tertentu, retak juga bervariasi dengan berubahnya tegangan yang terjadi. Patahan pada bahan dapat disebabkan oleh beberapa hal, antara lain : 1. Komposisi Bahan
Komposisi bahan sangat berpengaruh, karena setiap bahan mempunyai karakteristik yang berbeda, selain itu juga adanya pengaruh campuran pada bahan yang dapat memberikan kelebihan dan kekurangan pada bahan tersebut.
2. Perlakuan Panas
Perlakuan panas biasanya dilakukan untuk mengendalikan besar butir benda uji dan untuk menghaluskan struktur yang terkandung pada bahan. Pada struktur yang halus akan memberikan keuletan yang lebih menjamin.
3. Pengerasan
Deformasi plastis yang kecil pada temperatur ruang akan meningkatkan keuletan pada temperatur rendah, akan tetapi pada umumnya deformasi yang digunakan
untuk pengerasan dapat merapuhkan logam karena terjadi pembentukan dislokasi yang saling berpotongan, kekosongan dan cacat.
Gambar 2.8 Macam-Macam Bentuk Patahan
(Sumber : Metalurgi Mekanik, Dieter, Edisi Ketiga, Jilid 1)
Gambar 2.9 Retak Ductile Paduan Al – Si
b. Putus
Selain patah pada bahan, juga terjadi putus yang terjadi pada bahan. Dimana jika kegagalan ulet pada bahan tidak tercapai maka putus ulet yang akan terjadi kemudian. Pada benda uji yang mengalami deformasi beban tarik akhirnya mencapai ketidak stabilan mekanis bilamana deformasi yang terlokalisir diperciut. Bila peregangan diteruskan maka penampang akan mengecil hingga menjadi nol dan benda uji akan retak. Regangan untuk putus tergantung dari jumlah regangan yang terjadi sebelum dan sesudah dislokasi. Sehingga dapat ditarik kesimpulan bahwa putus yang terjadi pada bahan adalah dominan tegangan tarik sebagai penyebab utamanya, adapun pada patahan karena tekanan.
2.12. Kelelahan Pada Bahan Uji a. Pengertian Kelelahan
Kelelahan berkaitan dengan perpatahan logam secara prematur karena tegangan rendah yang terjadi secara berulang-ulang. Adapun pengujian kelelahan terdiri dari beberapa jenis yaitu pengujian torsi, tegangan (tension), dan pengujian kompresi. Namun semuanya mempunyai prinsip yang sama yaitu dengan memberikan siklus tegangan yang berulang secara konstant pada sampel. Untuk menyatakan karakteristik tegangannya, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan :
1. Besar tegangan maksimum
2. Tegangan rata-rata yang cukup besar 3. Periode siklus tegangan.
Dalam penelitian sering digunakan siklus berulang dan balik, karena disamping lebih mudah dilakukan, juga telah memenuhi standard kelelahan. Sampel yang mendapatkan beban lengkung dan putaran secara terus menerus akan menyebabkan kondisi tarik dan tekan. Kondisi ini akan berlangsung berulang-ulang hingga pada akhirnya sampel mengalami kelelahan dan akhirnya patah.
Adapun rumus untuk mencari tegangannya adalah sebagai berikut :
(
2)
3 / 32 2 kg mm d L W × × = π σ dengan :L = jarak antar tumpuan (mm) d = diameter ukur (mm)
W = beban pada pengujian tarik (kg)
Untuk melaksanakan pengujian dengan alat uji kelelahan menggunakan kurun tegangan (S) yang berbeda untuk setiap benda uji, jumlah siklus tegangan (N) yang dialami oleh benda uji pada setiap tegangan tertentu dicatat dan dibuat gambar diagram kelelahan atau sering disebut dengan diagram S-N . Untuk benda uji tertentu mempunyai titik aman pada siklus tertentu, hal ini disebabkan karena :
a. Kegagalan akibat kelelahan bahan
Kegagalan lelah timbul akibat adanya retak kecil (initial crack), retak ini sangat kecil, sehingga tidak dapat dilihat dengan mata telanjang.
Retak tersebut timbul pada titik ketidak mulusan bahan seperti pada perubahan penampang, goresan pada permukaan bahan akibat pengerjaan dan lubang akibat pengecoran yang kurang baik pada bahan. Sekali saja retak awal, maka akan terjadi pengaruh pemusatan tegangan menjadi lebih besar lagi dan retak tersebut merambat lebih cepat pada penampang bahan. Begitu ukuran luas yang menerima tegangan berkurang, maka tegangan bertambah besar sampai akhirnya luas yang tersisa tidak dapat menerima tegangan tersebut dan terjadilah kegagalan lelah.
Adapun penyebab kegagalan lelah yaitu :
1. Karena perkembangan dari retak yang ada
2. Kepatahan mendadak pada bagian bahan yang rapuh.
Kegagalan lelah sering digolongkan sebagai akibat siklus, umur dan waktu penggunaan bahan. Daerah umur tak terhingga (infinite life region), meliputi perancangan yang melampaui batas siklus tegangan lelah atau disebut dengan kegagalan bersiklus tinggi. Pada umur ini bahan memang dibuat berumur pendek terutama untuk produksi massal. Kegagalan ini juga disebut kegagalan bersiklus pendek antara putaran setengah sampai putaran seribu siklus.
b. Kekuatan bahan
Untuk menyusun kekuatan lelah suatu bahan diperlukan beberapa benda uji dengan jumlah putaran yang sama pada setiap bahan, sampai bahan didapatkan hasilnya. Selanjutnya dibuat diagram S-N, sehingga dapat dilihat bentuk grafik
sampai dengan siklus amannya. Koordinat pada diagram S-N disebut kekuatan lelah suatu pernyataan yang harus diikuti dengan jumlah siklus (N) yang bersangkutan.
c. Batas Ketahanan Kelelahan
Dalam menentukan ketahanan kelelahan kita perlu menyelesaikan semua pengujian terlebih dahulu sehingga dapat kita ketahui seberapa besar batas ketahanan terhadap kelelahan. Pada grafik akan terlihat garis mendatar setelah diberi tegangan dan jumlah siklus tertentu, maka akan terbaca bahwa bahan sudah dapat melalui batas ketahanan lelahnya. Tanpa memperhatikan berapa besar siklus yang dilakukan kekuatan bahan yang berkaitan dengan hal tersebut disebut ketahanan lelah (endurance limit).
b. Hal-Hal Yang Berpengaruh Pada Kegagalan Lelah 1. Pengaruh Ukuran
Ukuran suatu bahan sangat berpengaruh dalam pengujian kelelahan. Kekuatan lelah yang besar akan lebih baik dari kekuatan lelah yang kecil. Perubahan luas penampang yang mempengaruhi perubahan volume sehingga mengakibatkan perbedaan tegangan.
2. Pengaruh Suhu
Suhu mempengaruhi sifat mekanis bahan karena adanya tegangan statis dan dinamis yang akan menyebabkan perubahan bahan secara perlahan. Hal ini akan
menyebabkan perubahan bentuk grafik pada diagram S-N. Jika dipakai pada suhu yang tinggi, maka akan menyebabkan dislokasi dan pada bahan akan terjadi pengurangan terhadap ketahanan lelah.
3. Pengaruh Permukaan Bahan
Halus dan tidaknya permukaan bahan merupakan faktor utama timbulnya retakan awa pada bahan, karena pada permukaan yang kasar akan banyak terdapat ketidakrataan permukaan. Akan tetapi pada permukaan yang halus akan sedikit terdapat lubang atau bekas sayatan pada saat pembuatan benda uji. Kehalusan dan kekasaran permukaan bahan sangat berpengaruh pada pengujian kelelahan. Tiap pengerjaan yang meningkatkan kekerasan atau kekuatan luluh bahan akan meningkatkan level tegangan yang diperlukan untuk slip dan hal ini dengan sendirinya akan langsung meningkatkan kekuatan lelah.
Ada beberapa hal yang mempengaruhi kelelahan pada permukaan bahan, yaitu : 1. Tegangan sisa permukaan
Pembentukan tegangan sisa pada permukaan dapat meningkatkan ketahanan lelah bahan. Tegangan ini dihasilkan oleh beban luar (tarik dan tekan), dengan adanya tegangan sisa akan memperkecil celah pada suatu titik di permukaan. Oleh karena itu, perlu adanya perimbangan antara tegangan sisa tekan dengan tegangan sisa tarik agar tahan terhadap kelelahan.
2. Perubahan permukaan
Perubahan permukaan dapat terjadi karena proses perlakuan panas dalam pembentukan bahan tersebut, hal ini biasanya dilakukan dalam peleburan awal untuk mendapatkan komposisi bahan yang sesuai dengan yang diinginkan. Proses pelapisan permukaan ini pada kelanjutannya akan menentukan pertambahan atau pengurangan kekuatan lelah bahan.
3. Kekerasan permukaan
Kekerasan permukaan akan mempengaruhi kekuatan lelah suatu bahan. Biasanya hal ini timbul dari pengerjaan awal benda uji pada mesin bubut atau mesin perkakas lainnya. Semakin besar suatu bahan akan semakin mudah mengalami keretakan, sehingga memudahkan lelah dan cepat patah.
4. Lingkungan
Lingkungan dapat mempengaruhi fatik, dimana lingkungan tersebut dapat menimbulkan korosi pada bahan. Serangan korosi yang terjadi serempak dengan pembebanan fatik akan menyebabkan efek kerusakan yang lebih parah. Hal ini biasanya disebabkan oleh media cair, namun demikian udara juga dapat menyebabkan korosi.
2.13. Retakan (Crack)
Retakan adalah deformasi plastis yang terjadi pada suhu tinggi akibat beban lebih yang konstant selama periode tertentu. Retak juga bervariasi dengan berubahnya tegangan yang terjadi. Ada empat macam mekanisme terbentuknya retak (crack) :
1. Adanya dislokasi yang menghasilkan slip 2. Pergeseran batas slip
3. Difusi kekosongan
BAB III METODE PENELITIAN 3.1.1. Skema Penelitian PEMBELIAN BAHAN UJI KOMPOSISI PEMBUATAN ALAT UNTUK PERLAKUAN HASIL FABRIKASI PENYEMPROTAN AIR LAUT PERBANDINGAN 1:3 PENYEMPROTAN AIR LAUT PERBANDINGAN 1:5 PEMBUATAN SPESIMEN STUDI
PUSTAKA DATA HASIL PENGUJIAN PENGUJIAN BAHAN : 1.UJI TARIK
2.UJI KELELAHAN
3.UJI STRUKTUR MIKRO 4.UJI STRUKTUR MAKRO
ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN
Bahan mula-mula yang digunakan dalam penelitian ini adalah aluminium paduan dengan diameter 20 mm.
3.2. Bahan dan Peralatan
Peralatan-peralatan yang digunakan untuk mendukung proses pengujian dan pelaksanaan penelitian aluminium paduan yang telah dibuat dalam bentuk poros adalah :
1. Mesin uji tarik (Gambar terlampir)
2. Mesin uji kelelahan (Rotary Bending Fatique Testing Machine). (Gambar terlampir)
3. Mikroskop untuk pengujian Struktur Mikro (Gambar terlampir ) 4. Lampu baca
5. Loop (Gambar terlampir) 6. Autosol
7. Alat penjepit/ragum 8. Gergaji besi
9. Amplas waterproof (500 & 1000) mesh 10. Kamera digital
3.3. Pembuatan Benda Uji (spesimen) 3.3.1. Uji Tarik
Bahan yang telah ditentukan untuk penelitian ini adalah dari Aluminium paduan. Bahan didapat masih dalam bentuk batangan, yang selanjutnya dibuat menjadi spesimen uji tarik sebanyak 9 spesimen dengan menggunakan mesin bubut di laboratorium Teknologi Mekanik Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Benda uji yang dipergunakan pada pengujian tarik sesuai dengan standarisasi SII.0148 -76 yang digunakan, yaitu :
Diameter dalam (d) = 8 mm Panjang Ukur (LB0B) = 40 mm
Radius Filet (R) = 4 mm
Gambar dibawah ini menunjukan bentuk serta ukuran-ukuran dari spesimen yang tanpa takian untuk diuji, yaitu :
Lo Lt
h m m h
d D
Tabel 3.1 Ukuran Benda Uji Tarik menurut standar
Batang uji dp.5 Batang uji dp.10 d 1) D min 2) h min m n r Lo Lo+ 2m Lt min Lo Lo+ 2m Lt min 6 8 10 12 14 16 18 20 25 8 10 12 15 17 20 22 24 30 25 30 35 40 45 50 55 60 70 3 4 5 6 7 8 9 10 12,5 2,5 3 3 4 4.5 5,5 6 6 7,5 3 4 5 6 7 8 8 10 12,5 30 40 50 60 70 80 90 100 125 36 48 60 72 84 96 108 120 150 91 114 136 160 183 207 230 252 305 60 80 100 120 140 160 180 200 250 66 80 110 132 154 176 198 220 275 121 154 186 220 253 287 320 352 430 Keterangan :
1) Untuk bahan-bahan yang lunak bagian untuk di jepit diperlukan lebih tebal. 2) Untuk bahan-bahan yang keras bagian untuk di jepit diperlukan lebih panjang.
1. 3 spesimen tanpa perlakuan
2. 3 spesimen penyemprotan 1 : 3 selama 5 hari 3. 3 spesimen penyemprotan 1 : 5 selama 5 hari
3.3.2. Uji Kelelahan
Bahan mula-mula berbentuk poros pejal dengan diameter 20 mm, kemudian dibentuk menjadi spesimen uji kelelahan sebanyak 30 spesimen dengan menggunakan mesin bubut di Laboratorium Teknologi Mekanik Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, benda uji yang dipergunakan pada pengujian kelelahan sesuai dengan standarisasi HT-8120 Rotary Bending Fatigue Testing Machine yang digunakan, yaitu :
Diameter Dalam (d) = 12 mm Panjang Ukur (LB0B) = 35 mm
Radius Filet (R) = 15 mm
Gambar dibawah ini menunjukan bentuk serta ukuran-ukuran dari spesimen yang tanpa takian untuk diuji, yaitu :
![NASKAH PUBLIKASI TUGAS AKHIR Analisa Karakteristik Mekanis Dan Fisis Komposit Serat Batang Pisang Polyester Yang Disusun Simetri [-45/45/45/-45] Akibat Variasi Temperatur.](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==)