I-40 SENTRA 2019
ANALISIS KEKUATAN IMPACT AL 6061 DENGAN VARIASI SALURAN PENGECORAN PADA METODE
SAND CASTING
Ali Saifullah
1, Mohamad Irkham Mamungkas
212
Universitas Muhammadiyah Malang, Malang
Kontak Person:
Mohamad Irkham Mamungkas
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Malang Telp. 0341-464318-319 (psw. 128) E-mail: [email protected]
Abstrak
Perkembangan industri di Indonesia berkembangan sangat pesat, tak terkecuali di bidang pengecoran logam. Salah satu logam yang paling banyak digunakan dalam industri pengecoran adalah aluminum. Aluminium 6061 merupakan logam ringan yang memiliki keunggulan yang cukup banyak, yaitu sifat mampu bentuk (formability) yang baik, kekuatan tarik yang relatif tinggi, dan tahan terhadap korosi. Tujuan dalam penelitian ini yaitu untuk meneliti pengaruh variasi sistem saluran terhadap kekuatan impact hasil coran aluminum Al 6061 dan analisis makro dengan menggunakan metode sand casting. Variasi dari sistem saluran yang digunakan adalah dengan menggunakan sistem saluran pisah dengan penambah, saluran pisah, dan saluran langsung. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode true experimental research. Dari hasil penelitian yang dilakukan didapatkan bahwa harga impact tertinggi didapatkan pada pengecoran dengan menggunakan pola sistem saluran pisah dengan penambah yaitu sebesar 0,0081 Joule/mm
2dan harga impact terendah dengan menggunakan pola saluran klangsung yang menghasilkan harga impact sebesar 0,005508 Joule/mm
2. Hal ini terjadi disebabkan karena laju pembekuan coran sangat dipengaruhi dari kecepatan aliran logam cairnya. Semakin lambat laju pendinginan akan menghasilkan impact yang tinggi, sedangkan laju pendinginan yang cepat akan menyebabkan nilai impact yang dihasilkan semakin rendah.
Kata kunci: sand casting, Al 6160, sistem saluran, kekuatan impact
1. Pendahuluan
Pengecoran logam merupakan salah satu metode dalam pembuatan suatu benda. Metode dalam pengecoran logam berkembang menjadi berbagai macam jenis seiring dengan berjalannya waktu, perkembangan ilmu pengetahuan dan meningkatnya kebutuhan manusia. Metode pengecoran ditinjau dari jenis cetakannya dapat digolongkan menjadi metode pengecoran logam cetakan tetap dan tidak tetap. Metode pengecoran logam cetakan tetap diantarnya metode high pressure die casting, low pressure die casting, pengecoran sentrifugal dan gravity die casting, sedangkan metode pengecoran cetakan tidak tetap diantaranya pengecoran cetakan pasir, investment casting dan lostfoam casting [1].
Pengecoran dengan menggunakan cetakan pasir memilki keunggulan prosesnya yang mudah dan murah.
Prosesnya adalah dengan memasukkan logam cair ke dalam cetakan pasir yang telah dibuat [2]. Selain itu proses pengecoran dengan menggunakan metode sand casting dipilih karena ketersediaan dari bahan yang mudah dan juga pasirnya dapat digunakan kembali sebagai cetakan berikutnya (reuseable) [3].
Aluminium (Al) merupakan logam ringan yang mempunyai sifat tahan terhadap korosi dan hantaran listrik yang baik. Paduan aluminium 6xxx banyak digunakan sebagai produk ekstrusi, serta untuk kontruksi dan aplikasi otomotif [4]. Salah satu cara untuk menghasilkan produk yang baik pada proses pengecoran adalah dengan merencanakan sistem saluran, diantaranya: saluran turun, saluran penambah, temperatur penuangan, dan lain-lain. Pada penelitian tentang pengaruh model saluran tuang pada cetakan pasir terhadap hasil coran logam, didapatkan bahwa penggunaan cawan tuang offset basin dapat menghasilkan coran logam dengan cacat porositas lebih kecil dibandingkan dengan yang tanpa menggunakan cawan tuang [5]. Pentingnya menentukan parameter yang tepat dalam proses pengecoran sand casting akan sangat mempengaruhi dari hasil cacat yang dihasilkan [6]. Penelitian yang lain tentang saluran pada proses pengecoran diungkapkan oleh [7] yang menyatakan bahwa hasil coran parting line gating system memiliki harga porositas paling rendah bila dibandingkan dengan hasil coran jenis saluran yang lain, namun hasil coran dengan menggunakan sistem ini menghasilkan penyusutan yang paling besar dibandingkan dengan yang lain.
2. Metode Penelitian
SENTRA 2019 I-41
dilihat pada tabel 1.
Gambar 1 Material pelat Al 6061
Tabel 1 Komposisi Al 6061
Paduan Al Si Cu Mg Cr
6061 97.9 0.6 0.28 1 0.2
Pola dalam proses pengecoran akan mempengaruhi desain riser, gating system, yang mana hal ini akan sangat menentukan hasil coran yang dihasilkan [8]. Pola yang digunakan dalam penelitian ini dipilih dengan menggunakan kayu karena pembuatannya cepat, prosesnya mudah, dan biayanya yang murah. Desain sistem saluran dibuat dalam 3 model, yaitu: model saluran A (saluran pisah dengan penambah), model saluran B (saluran pisah) dimana saluran masuk terpisah dari coran dan penambah yang berfungsi untuk menambah jika terjadi penyusutan pembekuan dan sebagai kontrol bahwa cairan logam telah terisi penuh ke dalam rongga cetakan, dan model saluran C (saluran langsung) dimana coran langsung dihubungkan langsung melalui saluran turun.
Salah satu cara untuk mengetahui mechanical properties dari suatu bahan adalah dengan cara menguji kekuatan impact [9]. Pengujian kuat impak merupakan suatu pengujian yang mengukur ketahanan bahan terhadap beban kejut. Dasar pengujian impak adalah penyerapan energi potensial dari pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu dan menumbuk benda uji sehingga benda uji mengalami deformasi [10]. Menurut [11] uji impact batang bertakik telah digunakan untuk menentukan kecenderungan bahan untuk bersifat getas. Uji ini akan mendeteksi perbedaan yang tidak diperoleh dari pengujian tegangan dan regangan. Penggunaan pengujian impact metode charpy memiliki dimensi 10 x 10 x 55 mm dan memiliki takik (notch) berbentuk V dengan sudut 45
odengan
kedalaman 2 mm ditengah. Pengujian ini didasarkan pada [12] “standard method of tention testing
metallic materials” dari ASTM Designation E23 “Annual Book Of ASTM Standars” American Society
For Testing And Materials dengan dimensi spesimen dapat dilihat pada gambar 2. Pengujian ini
dilakukan dengan menggunakan alat uji Impact yang berada di Laboratorium Teknik Mesin Universitas
Brawijaya Malang.
I-42 SENTRA 2019
Gambar 2 Spesimen Uji Impact ASTM E23
Gambar 3 Alat Uji Impact
3. Hasil dan Pembahasan
Dari hasil pengecoran dengan menggunakan tiga variasi sistem saluran, didapatkan hasil sebagaimana ditunjukkan pada gambar dengan A dengan menggunakan pola saluran pisah dengan penambah, B dengan pola saluran pisah, dan C dengan saluran langsung yang ditunjukkan pada gambar 4.
A
B
C
SENTRA 2019 I-43
C tidak terdapat cacat penyusutan. Cacat penyusutan ini terjadi disebabkan oleh adanya gas dan uap air yang terjebak dalam rongga cetakan yang tidak dapat keluar.
Tabel 2 Nilai rata-rata Energi Serap dan HI
Dari tabel di atas dapat diketahui bahwa energi serap yang terjadi terbesar didapatkan pada pengecoran dengan menggunakan pola saluran pisan dengan penambah, yaitu sebesar 0,81 Joule.
Sedangkan energi serap yang terendah sebesar 0,5508 Joule yang terjadi pada pola saluran langsung.
Lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 5 tentang besarny aenergi serap pada semua jenis saluran.
Gambar 5 Diagram Energi Serap Sesuai Tipe Saluran
Pengujian kekuatan impact dilakukan pada setiap variasi model sistem saluran dengan pengulangan sebanyak 3 kali dan dihitung rata-ratanya. Besarnya harag impact didapatkan dari besarnya energi serap dibagi dengan luasan sesuai dengan standar spesimen uji impactnya. Dari pengujian kekuatan impact didapatkan grafik yang menunjukkan besarnya tegangan maksimum yang terjadi pada setiap jenis sistem saluran yang dibuat. Untuk memudahkan perbandngan dari hasil ujinya maka dibuat grafik yang dapat dilihat pada gambar 6. Dari gambar 6 terlihat bahwa harga impact tertinggi yaitu sebesar 0,0081 Joule/mm
2dan yang terendah sebesar 0,005508 Joule/mm
2.
Besarnya harga impact ini dipengaruhi oleh kecepatan pendinginan yang terjadi pada setiap model saluran yang dibuat. Dimana semakin cepat laju pembekuan atau pendinginan logam cair aluminium maka akan menyebabkan harga impact yang didapat semakin kecil. Hal ini terlihat pada sistem saluran langsung yang mana pendinginan terjadi semakin cepat, sehingga pada sistem saluran ini memiliki nilai harga impact yang terendah dibandingkan dengan model saluran yang lain.
Berat Panjang Luas E HI (Joule) (m) (mm2) (Joule) (Joule/mm2)
1 S. Pisah dengan Penambah -0,87 -0,62 12 0,27 100 0,81 0,0081 0,25
2 S. Pisah -0,87 -0,66 12 0,27 100 0,6804 0,006804 0,21
3 S. Langsung -0,87 -0,7 12 0,27 100 0,5508 0,005508 0,17
NO Variasi Cos α Cos β COS β-α
I-44 SENTRA 2019
Gambar 6 Grafik Harga Impact rata-rata
Dari pengamatan foto makro bentuk patahan yang terjadi pada ketiga model sistem saluran terlihat bahwa semua bentuk patahan yang terjadi termasuk patahan brittle. Hal ini dapat dilihat pada gambar 7.
Gambar 7 Bentuk patahan dari ketiga model tipe saluran
Hasil uji impact spesimen pengecoran dengan 3 variasi model saluran dapat dilihat bahwa kekuatan impact rata-rata yang tertinggi terjadi pada spesimen dengan model saluran A (saluran pisah dengan penambah) dengan nilai sebesar 0,0081 Joule/mm
2. Kemudian diikuti dengan model saluran B (saluran pisah) yang memiliki kekuatan impact rata-rata sebesar 0,006804 Joule/mm
2. Sedangkan kekuatan impact rata-rata yang terkecil terjadi pada spesimen dengan model saluran langsung dengan nilai kekuatan impact sebesar 0,005508 Joule/mm
2. Hal ini disebabkan oleh laju pembekuan yang terakhir terjadi pada bagian tengah dari sebuah coran, sehingga semakin lama proses pembekuannya maka kekuatan mekaniknya akan semakin rendah [13]. Hal ini terjadi pada spesimen dengan model saluran langsung, dimana bagian tengah dari spesimen merupakan bagian terakhir mengalami pembekuan.
4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian,pengujian dan analisis dapat disimpulkan sebagai berikut:
kekuatan impact rata-rata yang tertinggi terjadi pada spesimen dengan model saluran A (saluran pisah
dengan penambah) dengan nilai sebesar 0,0081 Joule/mm
2. Sedangkan kekuatan impact rata-rata yang
terkecil terjadi pada spesimen dengan model saluran langsung dengan nilai kekuatan impact sebesar
0,005508 Joule/mm
2. Hal ini disebabkan kecepatan pendinginan yang secara langsung mempengaruhi
besarnya harga impact dari system pengecoran dengan menggunakan metode sand casting. Seluruh
spesimen dari semua jenis sistem saluran memilki jenis patahan brittle.
SENTRA 2019 I-45
