sifat fisis dan mekanis batang penghubung...
TRANSCRIPT
-
i
SIFAT FISIS DAN MEKANIS BATANG PENGHUBUNG BAWAH
(CUSHION BOTTOM) SHOCK ABSORBER SEPEDA MOTOR DENGAN
BAHAN PADUAN ALUMINIUM SILIKON MAGNESIUM
TUGAS AKHIR
Untuk memenuhi sebagai prasyarat
Mencapai derajat Sarjana Teknik
di Teknik Mesin
Disusun Oleh :
050 5214 04 : NIM AntoFerry
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2009
-
ii
THE PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF MOTOR
CYCLE SHOCK ABSORBER CUSHION BOTTOM WITH ALUMINIUM
SILICON MAGNESIUM ALLOYS
FINAL PROJECT
Presented as Partial Fulfillment of the Requirements
To Obtain the Sarjana Teknik Degree
In Mechanical of Engineering
By :
050 5214 04 :Number Student AntoFerry
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2009
-
iii
-
iv
-
v
-
vi
-
vii
INTISARI
Shock absorber sepeda motor yang paling umum digunakan di masyarakat
di Indonesia adalah yang mono shock dan dual shock. Batang penghubung bawah (cushion bottom) shock absorber sepeda motor
yang dual shock, biasanya terbuat dari bahan paduan aluminium. Penelitian ini bermaksud untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis batang penghubung bawah (cushion bottom) shock absorber sepeda motor dari bahan paduan aluminium silikon dengan penambahan bahan magnesium.
Dalam penelitian ini tindakan yang dilakukan yaitu pembuatan benda uji, pengujian dan pembahasan. Dalam pembuatan benda uji, paduan Al-Si dipadu dengan magnesium yang bervariasi dari 15%, 16%, dan 17%. Jenis pengujian yang dilakukan antara lain : uji impak, uji kekerasan, pengamatan struktur mikro dan pengamatan porositas.
Dari hasil penelitian dan pengamatan menunjukkan bahwa penambahan magnesium dapat menurunkan keuletan dan prosentase porositas, tetapi penambahan magnesium akan menaikkan kekerasan paduan.
Sifat fisis dan mekanis batang penghubung bawah (cushion bottom) shock absorber sepeda motor dari bahan paduan aluminium silikon dengan penambahan bahan magnesium adalah nilai kekerasan tertinggi terdapat pada kadar magnesium 17% sebesar 97 HB, nilai keuletan terendah terdapat pada kadar magnesium 17% sebesar 8,8 kJ/m2. Pada struktur mikro terlihat bahwa variasi magnesium memberi perubahan pada struktur dan kerapatan butiran kristal. Prosentase porositas tertinggi terjadi pada penambahan kadar magnesium 16% yaitu sebesar 6,08%. Kata Kunci: Aluminium, Magnesium, pengujian impak dan pengujian kekerasan.
-
viii
KATA PENGANTAR
Terima kasih kepada kebesaran Tuhan yang telah selalu setia memberikan
berkat, rahmat, dan karunia-Nya kepada penulis sehingga atas ijin-Nya, Tugas
Akhir dalam mencapai gelar sarjana pun akhirnya dapat diselesaikan. Terima
kasih pula penulis sampaikan kepada pihak-pihak yang telah memberikan
bimbingan, dorongan, fasilitas dan bantuan yang sangat berarti bagi penulis dalam
menyelesaikan tugas akhir ini. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada:
1. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. I Gusti Ketut Puja, S.T.,M.T., selaku dosen pembimbing yang telah
memberikan bimbingan, dorongan serta meluangkan waktu untuk
membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.
3. Seluruh dosen, staf dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas kuliah, bimbingan , serta
fasilitas yang diberikan selama masa kuliah.
4. Papa, Mama, Ci Viviana dan Willy yang telah memberikan doa,
dorongan, motivasi, pengertian, fasilitas, laptop, dana dan curahan
kasih sayang yang tak pernah berhenti diberikan kepada penulis.
5. Seluruh teman-teman Teknik Mesin ’04 di semua fakultas di
Universitas Sanata Dharma yang tidak dapat kami sebutkan satu per
satu, serta
-
ix
-
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
TITLE PAGE ii
LEMBAR PENGESAHAN iii
DAFTAR DEWAN PENGUJI iv
LEMBAR PERNYATAAN v
LEMBAR PERNYATAAN PUBLIKASI vi
INTISARI vii
KATA PENGANTAR viii
DAFTAR ISI x
DAFTAR GAMBAR xii
DAFTAR TABEL xiii
BAB I : PENDAHULUAN 1
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Batasan Masalah 2
1.3. Tujuan Penelitian 2
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA 3
2.1. Pengetahuan tentang aluminium 3
2.2. Sifat-sifat aluminium 4
2.3. Aluminium murni 6
2.4. Logam aluminium dan paduannya 7
2.5. Diagram Fasa 12
-
xi
BAB III : METODE PENELITIAN 16
3.1. Metode penelitian 16
3.2. Data yang dikumpulkan 17
3.3. Pembuatan spesimen benda uji impak 19
3.4. Peralatan dan bahan pengujian 20
3.5. Pengujian hasil coran 21
3.5.1. Pengujian kekerasan 21
3.5.2. Pengujian impak 22
3.5.3. Pengamatan struktur mikro 27
3.5.4. Pengamatan porositas hasil coran 28
BAB IV : HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN 31
4.1. Pengujian kekerasan 31
4.2. Pengujian impak 33
4.3. Analisa struktur mikro 34
4.4. Porositas 35
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN 38
5.1. Kesimpulan 38
5.2. Saran 39
-
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Diagram Fasa Al-Si 14
Gambar 2.2. Diagram Fasa Magnesium-Aluminium 15
Gambar 3.1. Mesin Milling 19
Gambar 3.2. Bentuk dan ukuran benda uji impak 20
Gambar 3.3. Cara pengujian dan perhitungan kekerasan Brinell 22
Gambar 3.4. Lup Mikrometer 23
Gambar 3.5. Mesin uji kekerasan ”Brinell Hardness Tester MOD 100 MR” 23
Gambar 3.6. Skema alat uji impak 26
Gambar 3.7. Alat penguji impak 26
Gambar 3.8. Proses pengamatan struktur mikro 29
Gambar 3.9. Mikroskop mikro dilengkapi dengan kamera 30
Gambar 4.1. Grafik hasil pengujian kekerasan 32
Gambar 4.2. Grafik hasil pengujian impak 33
Gambar 4.3. Struktur mikro beberapa sample : a). Damper Honda, b). Al-Si,
c). Al-Si-15%Mg, d). Al-Si-16%Mg, e). Al-Si-17%Mg 34
Gambar 4.4 Grafik pengujian porositas 37
-
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Sifat-sifat fisik aluminium 7
Tabel 2.2. Sifat-sifat mekanik aluminium 7
Tabel 2.3. Klasifikasi paduan Aluminium Cor 8
Tabel 2.4. Klasifikasi paduan Aluminium Tempaan 9
Tabel 2.5. Klasifikasi perlakuan bahan 10
Tabel 2.6. Pengaruh unsur paduan terhadap Aluminium 13
Tabel 3.1. Pemilihan diameter penetrator uji kekerasan Brinell 21
Tabel 3.2 P/D2 berdasarkan jenis bahan pengujian 21
-
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Dalam perkembangan dunia industri yang semakin maju banyak muncul
penemuan-penemuan logam melalui proses penelitian terhadap paduan berbagai jenis
logam. Penelitian-penelitian tersebut biasanya memilih bahan berdasarkan
kemudahan pembuatannya, biaya dan pengadaan bahan yang mudah didapatkan dan
yang seefisien mungkin. Bahan yang baik adalah bahan yang mempunyai sifat fisis
dan mekanis yang baik pula. Salah satu bahan yang mempunyai sifat fisis dan
mekanis yang baik adalah aluminium, oleh sebab hal tersebut maka penggunaan dan
perkembangan teknologi logam aluminium semakin berkembang dan permintaan
pasar juga semakin tinggi. Hal ini diakibatkan oleh faktor harga dan keunggulan
aluminium yang bersifat lunak dan mudah direngangkan sehingga mudah dibentuk
baik dalam keadaan dingin maupun panas, aluminium juga memiliki bobot yang lebih
ringan bila dibandingkan dengan jenis logam-logam lainnya, tahan terhadap korosi
dan titik lebur yang rendah.
Dalam penelitian ini penulis akan membuat batang penghubung bawah (cushion
bottom) shock absorber sepeda motor dengan bahan aluminium silikon dengan
kombinasi penambahan Mg. Penelitian ini dilakukan sebagai tugas akhir dan juga
karena penggunaan aluminium yang semakin banyak diperlukan dewasa ini. Hampir
semua komponen yang digunakan menggunakan aluminium dan paduannya,
-
2
dikarenakan unsur paduan dapat memperbaiki sifat-sifat buruk serta memberi
pengaruh positif pada aluminium.
1.2 Batasan Masalah
Dalam penelitian ini memberikan batasan-batasan agar penulis dapat terarah dan
sistemasis agar penulisan tepat pada sasaran yang ditujukan. Batasan masalah yang
akan dibahas dalam penelitian ini adalah dirumuskan sebagai berikut :
1. Penambahan magnesium (Mg) 15%, 16% dan 17% pada aluminium
2. Pengujian aluminium dengan variasi magnesium
Hasil dari setiap paduan akan dibandingkan dan dilihat pengaruh dari
penambahan unsur Mg. Diperkirakan penambahan unsur Mg akan membuat logam
aluminium lebih kuat dan tahan terhadap korosi serta akan mempermudah proses
penuangan.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian yang dilakukan adalah untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis
dari bahan paduan Al-Si dengan variasi penambahan Mg yaitu :
1. Pengujian kekerasan Brinell
2. Pengujian impak
3. Pengamatan struktur mikro paduan Al-Si-Mg
4. Pengamatan Porositas
-
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengetahuan Tentang Aluminium
Aluminium ditemukan oleh Sir Humphrey Davy pada tahun 1809. Sebagai suatu
unsur dan pertama direduksi sebagai logam oleh H. C. Oersted tahun 1825. Dia dapat
menghasilkan Aluminium Klorida dengan cara melewatkan Chlorine melalui
campuran alumina dan arang yang dipanaskan. Kemudian aluminium klorida
mengembun pada bagian pendingin dari sistem kedap udara yang diciptakan. Setelah
mereaksikan aluminium klorida dengan potasium dan destilasi pada ruang vakum
untuk menghilangkan merkuri, dia memperoleh suatu benda yang dilaporkan sebagai
mirip timah (Surdia, 1984).
Secara industri tahun 1886, Chark Martin Hall di Amerika Serikat dan Paul L.T.
Heroult di Francis, secara terpisah telah memperolah logam aluminium dari alumina
dengan cara elektrolisa dari garamnya yang terfusi. Sampai sekarang proses Heroult
Hall masih dipakai untuk memproduksi aluminium. Penggunaan aluminium sebagai
logam setiap tahunnya adalah pada urutan yang kedua setelah besi dan baja, yang
paling tertinggi di antara logam non fero. Produksi aluminium tahunan di dunia
mencapai 15 juta ton per tahun pada tahun 1981 (Surdia, 1984).
Aluminium merupakan logam ringan 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
-
4
penambahan Cu, Mg, Si, Mn, Zn, Ni, dsb, secara satu persatu atau bersama-sama,
memberikan juga sifat-sifat baik lainnya seperti ketahanan korosi, ketahanan aus,
koefisien pemuaian rendah dsb. Material ini dipergunakan di dalam bidang yang luas
bukan saja untuk peralatan rumah tangga tapi juga dipakai untuk keperluan material
pesawat terbang, mobil, kapal laut, konstruksi dsb (Surdia, 1984) .
2.2 Sifat-Sifat Aluminium
Aluminium merupakan logam non-ferro yang banyak digunakan karena memiliki
sifat-sifat sebagai berikut (Dieter, 1987) :
a) Kerapatan (Density)
Aluminium memiliki berat jenis jenis rendah yaitu sebesar 2700 kg/m3
b) Tahan terhadap korosi (corrosion resistance)
Untuk logam-logam non-ferro dapat dikatakan bahwa semakin besar
kerapatannya maka semakin baik daya tahan korosinya tetapi aluminium
merupakan pengecualian. Walaupun aluminium mempunyai daya senyawa
tinggi terhadap oksigen (logam aktif) dan oleh sebab itu dikatakan bahwa
aluminium mudah sekali mengoksidasi (korosi), tetapi dalam kenyataannya
aluminium mempunyai daya tahan sangat baik terhadap korosi. Hal ini
disebabkan oleh lapisan atau selaput tipis oksida transparan dan jenuh oksigen
diseluruh permukaan. Selaput ini mengendalikan laju korosi dan melindungi
lapisan dibawahnya dari serangan atmosfer berikutnya.
-
5
c) Sifat Mekanis (mechanical properties)
Aluminium mempunyai kekuatan tarik, kekerasan, dan sifat mekanis lain
sebanding dengan paduan bukan besi (non-ferrous alloys) lainnya, dan juga
sebanding dengan beberapa jenis baja.
d) Penghantar panas dan daya listrik yang baik (heat 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
e) Tidak beracun (nontoxicity)
Aluminium dapat digunakan sebagai bahan pembungkus atau kaleng makanan
dan minuman. Hal ini disebabkan reaksi kimia antara makanan dan minuman
tersebut dengan aluminium tidak menghasilkan zat beracun yang
membahayakan manusia.
f) Sifat mampu bentuk (formability)
Aluminium dapat dibentuk dengan mudah. Aluminium mempunyai sifat
mudah tempa (malleability) yang memungkinkannya dibuat dalam bentuk plat
atau lembaran tipis.
-
6
g) Titik lebur rendah (melting point)
Titik lebur aluminium relatif rendah (660°C) sehingga sangat baik untuk
proses penuangan dengan waktu peleburan relatif singkat dan biaya operasi
akan lebih murah.
Selain sifat-sifat tersebut, masih banyak sifat-sifat aluminium yang
menguntungkan, seperti : anti magnetic, reflektivitas tinggi, nilai arsitektur dan
dekoratif, mudah dilakukan proses pengerjaan akhir (finishing) dan lain sebagainya.
2.3 Aluminium Murni
Al didapat dalam keadaan cair dengan elektrolisa, umumnya mencapai kemurnian
99,85% berat. Dengan mengelektrolisa kembali dapat dicapai kemurnian 99,99, yaitu
dicapai bahan dengan angka sembilannya empat.
Tabel 2.1 menunjukkan sifat-sifat fisik Al dan Tabel 2.2 menunjukkan sifat-sifat
mekaniknya. Ketahanan korosi berubah menurut kemurnian, pada umumnya untuk
kemurnian 99,0% atau di atasnya dapat dipergunakan di udara tahan dalam waktu
bertahun-tahun. Hantaran listrik Al, kira-kira 65% dari hantaran listrik tembaga,
tetapi masa jenisnya kira-kira sepertiganya sehingga memungkinkan untuk
memperluas penampangnya. Oleh karena itu dapat dipergunakan untuk kabel tenaga
dan dalam berbagai bentuk umpamanya sebagai lembaran tipis (foil). Dalam hal ini
dapat dipergunakan Al dengan kemurnian 99,0%. Untuk reflektor yang memerlukan
reflektifitas yang tinggi juga untuk kondensor elektrolitik dipergunakan Al dengan
angka sembilan empat (Surdia,1984).
-
7
Tabel 2.1 Sifat-sifat fisik aluminium (Surdia, 1984)
Tabel 2.2 Sifat-sifat mekanik aluminium (Surdia, 1984)
2.4 Logam Aluminium dan Paduannya
Aluminium (Al) adalah unsur logam yang banyak terdapat dalam alam. Bahan
dasarnya adalah bauksit yang umumnya banyak terdapat di daerah tropis dan sub-
tropis yang mempunyai curah hujan tinggi. Proses produksi aluminium dari bauksit
terdiri dari dua tahap, yaitu:
1. Proses pengolahan alumina (A12O3)
2. Proses elektrolisa alumina menjadi aluminium
-
8
Paduan aluminium dapat diklasifikasikan menjadi 2 kelompok umum, yaitu:
1. Paduan aluminium tuang/cor antara lain :
a. Paduan dengan perlakuan panas
b. Paduan tanpa perlakuan panas
2. Paduan aluminium tempa antara lain :
a. Paduan dengan perlakuan panas
b. Paduan tanpa perlakuan panas
Sistem pengelompokan tersebut dapat dilihat pada tabel 2.3 (Smallman, 1991), tabel
2.4 dan tabel 2.5 (Surdia,1984)
Tabel 2.3 Klasifikasi Paduan Aluminium Cor
Untuk mendapatkan hasil cor paduan aluminium berkualitas baik, perlu diketahui
berat jenis dan titik cair masing-masing unsur paduan dalam paduan tersebut. Pada
saat proses pembekuan berlangsung, terjadi pemisahan bertahap dari unsur-unsur
yang dimiliki berat jenis bahan cor paduan.
-
9
Unsur dengan berat jenis lebih rendah akan terapung di daerah permukaan dan
membentuk jaringan struktur kristal sendiri. Unsur dengan berat lebih besar akan
terikat bersama dengan unsur larutan padat yang ada dibawah, membentuk ikatan
logam atau struktur kristal utama. Agar diperoleh keseragaman unsur yang
terdistribusi secara merata pada bahan, maka diperlukan tambahan unsur sebagai
katalisator untuk mempermudah terjadinya ikatan dari berbagai macam jenis unsur
yang berlainan berat jenis.
Tabel 2.4 Klasifikasi Paduan Aluminium Tempaan
Terbentuknya cacat pada coran dapat dipengaruhi oleh unsur paduan yang
memiliki perbedaan titik cair, maka akan membeku lebih dahulu sehingga kristal
padat akan kaya dengan unsur paduan dengan titik cair tinggi.
Proses pembekuan yang meningkat, mengakibatkan bagian yang telah membeku
akan meninggalkan cairan yang telah membeku sehingga akan menimbulkan rongga
akibat penyusutan.
-
10
Pada proses pembentukan logam paduan, ada tiga kemungkinan yang terjadi dan
berpengaruh terhadap hubungan antar unsur dalam paduan tersebut, yaitu : Unsur
tidak saling mempengaruhi, unsur tolak-menolak dan unsur tarik-menarik
Tabel 2.5 Klasifikasi Perlakuan Bahan
Atom yang tidak dapat membentuk ikatan baik dengan aluminium akan
terdispersi secara acak dalam struktur kristal berupa larutan padat substitusi atau
larutan padat intersiti. Hal ini akan berpengaruh terhadap struktur paduan, sifat
mekanis dan sifat lainnya. Apabila terdapat unsur tidak saling mempengaruhi, baik
diakibatkan oleh perbedaan ukuran atom dan struktur elektron terlalu besar maupun
oleh ketidak mampuan unsur tersebut membentuk ikatan yang baik dengan
aluminium.
-
11
Bila atom unsur-unsur paduan cenderung tolak-menolak, maka pembentukan
larutan padat akan sulit terjadi. Tiap atom unsur akan membentuk agregat dengan
bentuk kristal tersendiri di dalam bahan. Agregat atom ini biasanya cukup besar dan
dapat dilihat dengan bantuan miksoskop optik dan merupakan unsur tersendiri dalam
struktur mikro.
Bila atom unsur-unsur paduan menimbulkan gaya tarik-menarik, berbagai
susunan dapat terbentuk. Gaya tarik-menarik besar akan menyebabkan ikatan atom
atau ikatan kovalen menghasilkan ikatan kimia non-logam. Pada kasus demikan,
hampir seluruh unsur tambahan yang tergabung dengan unsur utama membentuk
senyawa tersendiri dalam struktur mikro bahan dalam bentuk partikel-partikel.
Senyawa kimia terbentuk dengan cara ini merupakan unsur pengeras penting dalam
paduan tersebut.
Bila gaya tarik-menarik antar atom berbeda kurang kuat, ikatan atom akan terjadi,
tetapi kemungkinan akan terjadi efek yang disebut efek pengaturan. Beberapa
pengaruh unsur paduan tersebut antara lain (Surdia, 1984) :
a) Unsur Silikon (Si)
Unsur Si dalam paduan aluminium mempunyai pengaruh positif :
mempermudah proses pengecoran, meningkatkan daya tahan terhadap korosi
dan menurunkan penyusutan dalam hasil cor.
Pengaruh negatif yang ditimbulkan unsur Si berupa : penurunan keuletan
bahan terhadap beban kejut dan hasil coran akan rapuh jika kandungan silikon
terlalu tinggi
-
12
b) Unsur Magnesium (Mg)
Unsur Magnesium (Mg) memberikan pengaruh baik yaitu : mempermudah
proses penuangan, meningkatkan kemampuan pengerjaan mesin,
meningkatkan daya tahan terhadap korosi, meningkatkan kekuatan mekanis,
menghaluskan butiran kristal secara efektif, meningkatkan ketahanan terhadap
beban kejut/impak dan menaikan suhu peleburan (mempermudah proses
pencairan logam)
Pengaruh buruk dari unsur Mg : meningkatkan kemungkinan timbulnya cacat
pada hasil cor
Struktur mikro paduan aluminium cor berhubungan erat dengan sifat-sifat
mekanisnya terutama pada laju pendinginan saat pengecoran dilakukan. Laju
pendinginan ini bergantung pada jenis cetakan yang digunakan. Dengan cetakan
logam, pendinginan akan berlangsung lebih cepat dibandingkan dengan penggunaan
cetakan pasir sehingga struktur logam cor yang dihasilkan akan lebih halus dan
menyebabkan peningkatan sifat mekanisnya. Pengaruh unsur paduan terhadap
aluminium lainnya dapat dilihat pada tabel 2.6.
2.5 Diagram Fasa
Struktur dan sifat logam murni sangat berubah apabila dipadu dengan unsur lain.
Kelakuan bahan seperti itu dapat dilihat juga pada bahan cair dan gas, tetapi yang
sangat mencolok terdapat pada bahan padat. Sifat bahan berubah yang disebabkan
oleh perbandingan campuran dan kondisi campuran fasa yang ada. Hubungan antara
-
13
jumlah setiap komponen dan fasa yang terjadi dapat dilihat dari diagram fasa yang
dapat memberikan informasi mengenai sifat bahan.
Tabel 2.6 Pengaruh Unsur Paduan Terhadap Aluminium (Suroto, 1991)
Keterangan : + + = Sangat meningkatkan
+ = Meningkatkan
- = Menurunkan
O = Tidak berpengaruh
Paduan Al-Si merupakan panduan aluminium paling banyak digunakan saat ini,
dengan kadar Si bervariasi antara 5-20%. Gambar 2.1 menunjukkan diagram fasa Al-
Si. Ini adalah tipe eutektik yang sederhana yang mempunyai titik eutektik pada
5770C, 11,7%Si, larutan padat terjadi pada sisi Al. Karena batas kelarutan padat
sangat kecil maka pengerasan penuaan sukar diharapkan.
Paduan Al-Si sangat baik kecairannya, yang mempunyai permukaan bagus sekali,
tanpa kegetasan panas dan sangat baik untuk paduan coran, sebagai tambahan, ia
mempunyai ketahanan korosi yang baik, sangat ringan, koefisien pemuaian yang
kecil dan sebagai penghantar yang baik untuk listrik dan panas. Paduan Al-12%Si
sangat banyak dipakai untuk paduan cor cetak. Paduan yang memerlukan perlakuan
panas ditambah dengan Mg juga Cu serta Ni untuk memberikan kekerasan pada saat
panas, bahan ini biasa dipakai untuk torak motor.
-
14
Al-Si, Al-Cu-Si dan Al-Si-Mg adalah deretan dari paduan aluminium yang
banyak dipergunakan untuk bagian-bagian mesin, Al-Cu-Ni-Mg dan Al-Si-Cu-Ni-Mg
adalah deretan untuk bagian-bagian mesin yang tahan panas, dan Al-Mg adalah untuk
bagian-bagian tahan korosi. Paduan Al-Si banyak dipakai sebagai elektroda untuk
pengelasan yaitu terutama yang mengandung 5%Si.
Gambar 2.1 Diagram Fasa Al-Si
Dalam paduan biner Al-Mg satu fasa yang ada dalam kesetimbangan dengan
larutan padat Al adalah larutan padat yang merupakan senyawa antar logam yaitu
Al3Mg2. Titiknya eutektiknya adalah 4500, 35% Mg dan batas kelarutan padatnya
pada temperatur eutektik adalah 16%Mg. Gambar 2.2 menunjukkan diagram fasa
paduan Mg-Al. Paduan Al-Mg mempunyai ketahanan korosi yang sangat baik, sejak
lama disebut hidrnalium dan dikenal sebagai paduan yang tahan korosi.
Paduan dengan 2-3%Mg dapat mudah ditempa, dirol dan diekstruksi, dan paduan
5052 adalah paduan yang biasa dipakai sebagai bahan tempaan. Paduan 5056 adalah
-
15
paduan yang paling kuat dalam sistem ini, dipakai setelah dikeraskan oleh pengerasan
regangan apabila diperlukan kekerasan tinggi. Paduan 5083 yang dianil adalah
paduan antara (4,5%Mg) kuat dan mudah dilas, oleh karena itu sekarang dipakai
sebagai bahan untuk tangki LNG.
Gambar 2.2 Diagram Fasa Magnesium-Aluminium
-
16
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Metode Penelitian
Metode yang digunakan untuk memperoleh data-data atau informasi yang
dibutuhkan dalam penelitian dibagi menjadi 3 tahap utama, yaitu:
a) Tahap persiapan
Tahap ini merupakan tahap perumusan masalah yang akan diangkat menjadi
topik dalam penulisan, pengumpulan pustaka sebagai sumber informasi yang
mendukung penelitian, dan penentuan batasan masalah agar penelitian tidak
menyimpang dan topik rencana.
b) Tahap penelitian
Dalam penelitian ini digunakan beberapa metode penelitian, dengan harapan
untuk mencapai hasil seobyektif mungkin, yaitu:
1. Penelitian pendahuluan
Yaitu suatu penelitian yang bertujuan untuk mengetahui keadaan dan sifat-
sifat bahan sebelum diadakan pengecoran.
2. Pelaksanaan penelitian
Yaitu penelitian yang dilakukan setelah penelitian pendahuluan selesai
dilakukan dan pada tahap ini mulai dilakukan penelitian terhadap
pengaruh penambahan variasi Mg (15%, 16% dan 17%) pada pengecoran
Al-Si.
-
17
c) Penelitian Kepustakaan
Suatu penelitian yang bertujuan untuk mendapatkan landasan teori mengenai
masalah yang akan diteliti. Dasar-dasar teoritis diperoleh dan membaca
literatur-literatur, jurnal dan sebagainya yang ada sangkut pautnya dengan
masalah yang diteliti.
3.2 Data yang Dikumpulkan
Data yang dikumpulkan untuk penelitian ini meliputi:
a) Data dan grafik pengujian kekerasan brinell
b) Data dan grafik pengujian impak
c) Gambar pemotretan struktur mikro
d) Data perhitungan porositas benda hasil pengecoran
-
18
Diagram alir penelitian pengecoran dapat digambarkan sebagai berikut:
Pengadaan Bahan coran
Proses peleburan dan Pengecoran Al-Si dengan Variasi kadar Mg : - 15% Mg - 16% Mg - 17% Mg
Pembuatan Benda Uji
Pengujian bahan yang meliputi : 1. Pengujian impak 2. Pengujian kekerasan 3. Pengujian struktur mikro 4. Pengujian porositas
Data hasil penelitian
Analisa data penelitian
Kesimpulan
Literatur dan buku acuan
-
19
3.3 Pembuatan spesimen benda uji impak
Hasil coran yang berupa plat kotak dengan ukuran 20mm x 20mm x 60mm
kemudian dihaluskan dan diratakan dengan menggunakan mesin milling hingga
dicapai ketebalan yang sudah ditentukan.
Gambar 3.1 Mesin Milling
Selanjutnya hasil coran dipotong dengan dimensi 10mm x 10mm x 55mm dengan
menggunakan gergaji, ukuran potongan disesuaikan dengan bentuk benda uji impak
sesuai standart ASTM, pembuatan tirus/sudut kembali dilakukan dengan mesin
milling dengan menggunakan alat potong yang di ubah sedemikian rupa sehingga
dapat sudut yang diinginkan.
Langkah-langkah pembuatan benda uji dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Meratakan permukaan benda kerja menggunakan mesin frais/milling.
-
20
2. Membuat batang-batang benda uji dengan lebar batang benda uji 10mm
dengan menggunakan mesin frais/milling.
3. Pembuatan benda uji dengan menggunakan standar ASTM
Gambar 3.2 Bentuk dan ukuran benda uji impak
3.4 Peralatan dan Bahan Pengujian
Peralatan yang digunakan dalam proses pengujian antara lain:
a. Mesin uji kekerasan “Brinell hardness tester MOD 100 MW’ milik
Laboratorium ilmu Logam Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma,
Yogyakarta
b. Lup mikrometer untuk mengukur bekas injakan (kekerasan Brinell)
c. Mikroskop merek Union buatan Jepang, untuk mengetahui porositas dan
struktur mikro bahan
d. Kamera Nikon FM 2 dengan film berwarna ASA 200, untuk pemotretan
struktur mikro
e. Aluminium silikon dari velk mobil dengan komposisi (terlampir)
f. Magnesium dari velk mobil dengan komposisi (terlampir)
-
21
g. Amplas ukuran kehalusan 200, 400, 800, 1000
h. Autosol, kain, batu hijau
3.5 Pengujian Hasil Coran
3.5.1 Pengujian Kekerasan
Pengujian kekerasan dengan menggunakan metode Brinell dilakukan untuk
mengetahui nilai kekerasan suatu bahan. Kekerasan dapat ditentukan dari
besarnya diameter bekas injakan penetrator. Penentuan beban uji dan pemilihan
penetrator disesuaikan dengan jenis bahan dan tebal bahan sesuai dengan tabel 3.1
dan table 3.2.
Tabel 3.1 Pemilihan Diameter Penetrator Uji Kekerasan Brinell (Surdia, 1986) Tebal benda uji (mm) Diameter penetrator
1 - 3 D = 2,5 3 - 6 D = 5 < 6 D = 10
Tabel 3.2 P/D2 Berdasarkan Jenis Bahan Pengujian (Surdia, 1986)
HB rata-rata P/D2 Bahan yang diuji 160 - 450 30 D2 Logam keras, baja, besi cor 53 - 200 10 D2 Paduan tembaga, paduan aluminium keras 26 - 100 5 D2 Tembaga, paduan aluminium 45893 12,5 D2 Logam lunak, timah dan yang lainnya 46143 D2 Logam lunak, timah dan yang lainnya
Prosedur pengujian:
1. Permukaan benda uji dibersihkan dan dihaluskan dengan amplas
sehingga pemukaannya rata dan halus
2. Diameter penetrator dapat ditentukan dari tabel di atas
-
22
3. Penekanan penetrator selama 30 detik.
4. Besarnya lekukan bekas penetrator diamati dengan lup mikrometer.
5. Hitung harga kekerasan dengan persamaan :
)(.2
22 dDDDPHB
−−=π
(3.1)
HB = Brinell Hardness Number (Angka Kekerasan Brinell)
P = Beban yang diberikan pada penetrator/gaya penekan (kg)
D = Diameter penetrator (mm)
D = Diameter lekukan bekas injakan (mm)
Gambar 3.3 Cara Pengujian dan Perhitungan Kekerasan Brinell
3.5.2 Pengujian Impak
Berbagai jenis pengujian impak batang bertakik telah digunakan untuk
menentukan kecenderungan bahan untuk bersifat getas.
Benda uji Charpy mempunyai luas penampang lintang bujursangkar
(10x10mm) dan mengandung takik V-450, dengan jari-jari dasar 0,25 mm dan
kedalaman 2mm, ditunjukkan pada Gambar 3.2. Benda uji diletakkan pada
tumpuan dalam posisi mendatar dan bagian yang tak bertakik diberi beban impak
-
23
dengan ayunan bandul (kecepatan impak sekitar 16ft/detik). Benda uji akan
melengkung dan patah pada laju regangan yang tinggi, kira-kira 103 detik-1.
Gambar 3.4 Lup Mikrometer
Gambar 3.5 Mesin uji kekerasan “Brinell Hardness Tester MOD 100 MR”
-
24
Pada uji impak kita mengukur energi yang diserap untuk mematahkan benda
uji. Setelah benda uji patah, bandul berayun kembali. Makin besar energi yang
diserap, makin rendah ayunan kembali dari bandul.
Keuntungan utama uji impak takik Charpy V adalah mudah dilakukan,
murah dan benda ujinya kecil. Pengujian dapat dilakukan pada suhu di bawah
suhu ruang. Selain itu, bentuk benda uji yang digunakan sangat cocok untuk
mengukur ketangguhan takik pada bahan berkekuatan rendah seperti baja
konstruksi. Uji tersebut juga dapat digunakan untuk memperbandingkan pengaruh
paduan dan perlakuan panas pada ketangguhan takik; serta sering digunakan
untuk keperluan pengendalian kualitas bahan. Kesukaran utama yang dihadapi
ialah bahwa hasil uji Charpy kurang mungkin dimanfaatkan dalam perancangan.
Karena besar level tegangan tidak diberikan, sukar untuk menghubungkan data
energi yang diperlukan untuk mematahkan benda uji Charpy (Cv) dengan
performans pemakaian.
Persaman yang digunakan adalah :
h0 = R + R cos(180 - α )
= R – R cos α
= R (1 – cos α ) (3.2)
h1 = R + R cos(180 - β )
= R – R cos β
= R (1 – cos β ) (3.3)
-
25
Energi patah = m. g. h0 – m. g. h1
= m. g (h0 - h1)
= m. g [R (1 – cosα ) - R (1 – cosβ )]
= m. g. R [(1 – cosα ) - (1 – cos β )]
= G . R (cos β - cosα ) ( joule) (3.4)
Harga keuletan = Patahan Penampang Luas
patah Energi joule/mm2 (3.5)
dengan : m = massa pendulum (kg)
g = gaya gravitasi
G = berat pendulum (massa dikalikan percepatan gravitasi) (N)
R = radius pendulum (m)
α = sudut ayun awal/sudut yang dibentuk pendulum tanpa beban (benda
uji)
β = sudut ayun akhir/sudut yang dibentuk pendulum setelah
mematahkan benda uji
Dalam operasi-operasi manufaktur, seperti operasi pengerjaan logam
berkecepatan tinggi, contohnya: penempaan jatuh, komponen-komponen yang
terlibat didalamnya tentu akan menderita pembebanan kejut (impak atau dynamic
loading).
Dalam uji impak yang dilakukan dengan menggunakan impak tester,
spesimen yang telah ditakik dipatahkan dengan bandul yang diayunkan.
-
26
180°
0°
a ß
R
h0h1
Gambar 3.6 Skema Alat uji impak
Dalam operasi-operasi manufaktur, seperti operasi pengerjaan logam
berkecepatan tinggi, contohnya: penempaan jatuh, komponen-komponen yang
terlibat di dalamnya tentu akan menderita pembebanan kejut (impak atau dynamic
loading).
Gambar 3.7 Alat Penguji Impak
-
27
Dalam uji impak yang dilakukan dengan menggunakan impak tester,
spesimen yang telah ditakik dipatahkan dengan bandul yang diayunkan.
Dari besarnya ayunan bandul, besarnya energi yang diperlukan untuk
mematahkan spesimen dapat dihitung. Besarnya energi terhitung ini selanjutnya
disebut sebagai ketangguhan impak (impak toughness) material.
Uji impak secara khusus dimanfaatkan dalam menentukan temperatur transisi
ulet–getas material. Material yang mempunyai ketahanan impak yang tinggi
umumnya memiliki kekuatan yang tinggi dan keuletan yang tinggi, sehingga
dengan sendirinya mempunyai ketangguhan yang tinggi.
3.5.3 Pengamatan Struktur Mikro
Semua benda uji dipolis menggunakan autosol sehingga struktur dasarnya
nampak sama. Setelah logam dipoles, pemukaan logam yang halus itu tertutup
oleh selaput terdeformasi, dengan etsa selaput tersebut terkikis, permukaan
menjadi buram, sebagian batas butir terkikis dan komponen-komponen tertentu
akan nampak akibat kikisan selektif dan larutan etsa tadi. Larutan yang biasa
dipakai untuk baja adalah larutan 50% asam nitrat (NaOH). Baru setelah di etsa
nampak ada perbedaan, untuk aluminium strukturnya relatif lebih kecil-kecil,
dengan bantuan mikroskop mikro permukaan logam yang telah dipoles dapat
diteliti. Setelah itu bisa dilakukan pemotretan struktur mikro dengan
menggunakan kamera struktur mikro.
-
28
Prosedur Pengujian:
a. Permukaan benda uji (spesimen) dihaluskan dan dibersihkan pada kedua
sisinya sehingga permukaan tersebut rata dan sejajar, gunakan amplas
mulai dan yang kasar sampai amplas yang halus.
b. Benda uji tersebut dihaluskan lagi dengan autosol dan batu hijau hingga
permukaannya mengkilat
c. Etsa benda uji dengan menggunakan larutan NaOH
d. benda uji di masukkan ke dalam air untuk menetralkan bahan etsa
kemudian dilap dan dikeringkan
e. Foto benda uji dengan mikroskop atur perbesarannya 200 x.
3.5.4 Pengamatan Porositas Hasil Coran
Porositas atau cacat lubang jarum dapat terjadi apabila gas hidrogen yang
terbawa dalam logam cair terjebak selama proses pembekuan. Penyebab
utamanya adalah adanya gas yang terserap dalam logam cair selama penuangan
coran, maka terjadilah reaksi logam cair dengan uap air dari cetakan. Dalam
pengecoran dengan menggunakan cetakan pasir sangat mungkin terjadinya
porositas atau cacat lubang jarum, ini disebabkan karena cetakan dalam posisi
yang kurang kering sehingga gas yang akan keluar sangat sulit menembus dinding
cetakan yang masih mengandung kadar air, dan bisa juga karena cetakan tidak
diberi rongga udara yang berfungsi untuk mengeluarkan udara yang terjebak pada
saat pembekuan terjadi karena cetakan pasir mempunyai titik beku yang relatif
lama dibanding dengan cetakan logam. Beberapa upaya untuk mencegah
-
29
timbulnya cacat pori-pori ini diantaranya dengan melakukan perencanaan sistem
saluran masuk yang baik.
Proses pengujiannya adalah sebagai berikut:
1. Foto mikro dengan perbesaran 50 x di scan
2. Kertas milimeter blok yang sudah dijadikan transparasi di tempelkan ke
foto yang sudah di scan tersebut hingga foto tersebut terbagi ke dalam
blok-blok kecil.
3. Hitung luas seluruh daerah hitam (pori-pori) yang mengisi kotak
milimeter blok
4. Bagi jumlah tersebut dengan luas area foto yang discan dan dikalikan
dengan 100% untuk mendapatkan prosentase porositasnya.
Perhitungan dilakukan menggunakan persamaan berikut :
%100amati di yangpermukaan Luas
permukaan di ada yangcacat Luas ×=Porositas (3.6)
Gambar 3.8 Proses Pengamatan Struktur Mikro
-
30
Gambar 3.9 Mikroskop Mikro dilengkapi dengan Kamera
-
31
BAB IV
HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
Dalam pengujian paduan aluminium ini, penambahan yang diberikan yaitu
kadar magnesium sebesar 15%, 16%, dan 17%. Penambahan unsur magnesium yang
bervariasi bertujuan mengetahui sifat-sifat mekanis yang dihasilkan oleh paduan
tersebut. Secara garis besar penambahan unsur magnesium pada paduan aluminium-
silikon akan meningkatkan kekuatan mekanis paduan tersebut. Dari salah satu paduan
aluminium dengan penambahan kadar magnesium sebanyak 16% diuji komposisi
didapat hasil sebesar 15,32%. Dari hasil analisis pengurangan kadar magnesium
dikarenakan magnesium terbakar pada saat pencampuran bahan.
4.1 Pengujian Kekerasan
Dari Gambar 4.1 diatas dapat diketahui bahwa perbedaan tingkat kekerasan
cushion buttom honda dibandingkan dengan Al-Si cukup signifikan yaitu 85,19%.
Perbandingan kekerasan Al-Si dengan Al-Si yang telah dicampur dengan Mg
sebanyak 15%Mg, 16%Mg dan 17% berturut-turut yaitu 3,16%, 4,01% dan 1,21%.
Dari penelitian yang dilakukan membuktikan penambahan kadar magnesium
mempengaruhi harga kekerasan pada paduan aluminium. Hal ini disebabkan karena
fungsi magnesium adalah untuk memperbaiki kekuatan mekanis diantaranya
kekerasan suatu paduan.
-
32
Adapun besar nilai kekerasan untuk paduan aluminium silikon dan penambahan
variasi magnesium adalah sebagai berikut :
• Cushion buttom Honda = 97 HB
• Al-Si = 180 HB
• Al-Si-15%Mg = 185 HB
• Al-Si-16%Mg = 193 HB
• Al-Si-17%Mg = 195 HB
Kenaikan harga kekerasan ini akibat adanya penambahan magnesium yang dapat
memperhalus butiran kristal, seperti yang terlihat dalam gambar struktur mikro.
Semakin halus butiran kristal yang terbentuk maka harga kekerasannya semakin
tinggi.
UJI KEKERASAN
97
180 185 193 195
0
50
100
150
200
250
cushionbottom honda
Al-Si Al-Si-15%Mg Al-Si-16%Mg Al-Si-17%Mg
Bahan
Angk
a K
eker
asan
Brin
ell
(HB
)
Gambar 4.1 Grafik hasil pengujian kekerasan
-
33
4.2 Pengujian Impak
Dalam pelaksanaan pengujian impak ini, setiap variasi komposisi benda uji
menggunakan empat buah spesimen. Dari keempat spesimen yang telah diuji itu
ditentukan tenaga patah. Tenaga patah dari keempat spesimen tersebut digunakan
untuk menghitung harga keuletan. Harga keuletan didapat dari tenaga patah dibagi
dengan luas penampang patahan. Dengan melakukan pengujian impak ini, dapat
diperoleh rata-rata harga keuletan dari suatu komposisi tersebut.
UJI IMPAK
0.0152
0.0098 0.0094 0.0088
00.0020.0040.0060.0080.01
0.0120.0140.016
Al-Si Al-Si-15%Mg Al-Si-16%Mg Al-Si-17%Mg
BAHAN
Har
ga K
eule
tan
(Jou
le/m
m2 )
Gambar 4.2 Grafik hasil pengujian impak
Dalam gambar 4.2 dapat diketahui bahwa penambahan kadar magnesium 15%, 16%,
17% pada paduan aluminium dapat menurunkan keuletan dari bahan paduan
aluminium silikon. Jika keuletan suatu bahan menurun maka bahan tersebut akan
semakin getas.
-
34
Besar nilai harga keuletan untuk paduan aluminium silikon dan variasi magnesium
adalah sebagai berikut :
• Al-Si = 0,0152 joule/mm2
• Al-Si-15%Mg = 0,0098 joule/mm2
• Al-Si-16%Mg = 0,0094 joule/mm2
• Al-Si-17%Mg = 0,0088 joule/mm2
4.3 Analisa Struktur Mikro
Pada gambar berikut ini disajikan hasil dari pengamatan struktur mikro. Dalam
penyajian foto struktur mikro ini digunakan perbesaran 200X, hal ini dikarenakan
perbesaran ini menunjukkan struktur yang paling jelas terlihat.
a) b) c) d) e)
Gambar 4.3 Foto Struktur mikro beberapa jenis sample: a). Cushion buttom Honda, b). Al-Si, c). Al-Si-15%Mg, d). Al-Si-16%Mg, e). Al-Si-17%Mg
-
35
Pada foto struktur mikro cushion buttom honda terlihat bahwa butiran kristal yang
halus bila dibandingkan dengan Al-Si dan Al-Si dengan penambahan unsur Mg. Pada
foto struktur mikro Al-Si terlihat bahwa bintik-bintik hitam struktur aluminium
silikon yang terbentuk akibat proses pengecoran hanya sedikit. Pada foto struktur
mikro Al-Si-15%Mg terlihat bintik-bintik hitam yang mulai terbentuk antara paduan
Al-Si dan Mg semakin banyak dan mulai membentuk ikatan-ikatan. Pada foto
struktur mikro Al-Si-16%Mg mulai terlihat bahwa ikatan yang terbentuk antara
paduan Al-Si dan Mg mulai terlihat lebih jelas. Pada foto struktur mikro Al-Si-
17%Mg bintik-bintik hitam yang terbentuk antara Al-Si dan Mg sangat merata dan
menghasilkan struktur butiran yang rapat dan ikatan bintik-bintik hitam yang semakin
kuat dan jelas. Pada foto struktur mikro Al-Si-17%Mg, disini mulai terlihat ikatan
dendrit yang terbentuk sangat jelas. Pada foto struktur mikro Al-Si-15%Mg dan foto
struktur mikro Al-Si-16%Mg terlihat adanya perubahan butir kristal yang semula
berupa bintik-bintik hitam mulai membentuk ikatan-ikatan menyebar, hal ini diikuti
juga dengan terbentuknya endapan dari unsur-unsur paduan. Dari gambar 4.3 dapat
terlihat struktur yang terbentuk baik berupa bintik-bintik hitam maupun ikatan-
ikatannya semakin banyak dan jelas, hal ini menunjukkan semakin banyaknya kadar
magnesium yang ditambahkan.
4.4 Porositas
Dalam pengamatan untuk memperkirakan porositas dari spesimen dibutuhkan
foto mikro untuk memudahkan dalam memprosentasikan porositas dari suatu bahan
-
36
dengan cara dihitung titik-titik hitam yang terdapat dalam coran yang merupakan
daerah berpori pada benda uji yang kemudian diperkirakan prosentasenya terhadap
seluruh bidang pemotretan. Besarnya porositasnya dapat mempengaruhi nilai
kekerasan suatu bahan coran.
Gambar 4.4 menunjukkan perubahan porositas terhadap variasi penambahan
magnesium. Dapat dilihat pada bahan cushion buttom honda terbentuk prosentase
porositas yang kecil, tetapi pada bahan Al-Si-16%Mg prosentase porositas yang
besar. Besar nilai prosentase porositas untuk paduan aluminium silikon dan variasi
magnesium adalah sebagai berikut :
• Cushion buttom Honda = 0,11 %
• Al-Si = 4,25 %
• Al-Si-15%Mg = 3,28 %
• Al-Si-16%Mg = 6,08 %
• Al-Si-17%Mg = 5,46 %
Pada bahan Al-Si-15%Mg pada saat foto didapat titik yang baik sehingga jumlah
porositasnya kecil. Prosentase porositas tertinggi terjadi pada paduan coran Al-Si-
16%Mg. Hal ini disebabkan oleh mampu alir pada saat pengecoran yang kurang baik
sehingga waktu pembekuan yang diperlukan lebih lama. Terbentuknya porositas
dalam coran juga dipengaruhi oleh unsur paduan yang memiliki titik cair yang
berbeda serta proses pembekuan yang tidak sama, biasanya porositas banyak terjadi
pada bagian yang paling lambat membeku.
-
37
0.11
4.253.28
6.085.46
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
cushionbottomhonda
Al-Si Al-Si-15%Mg Al-Si-16%Mg Al-Si-17%Mg
Bahan
Por
osita
s (%
)
Gambar 4.4 Grafik Pengujian Porositas
-
38
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil-hasil pengujian yang telah dilakukan dapat disimpulkan sebagai
berikut:
1. Dalam pengujian ini pengaruh kadar magnesium meningkatkan kekerasan
pada paduan aluminium silikon. Ini terlihat pada nilai kekerasan tertinggi
terdapat pada kadar magnesium 17% sebesar 195 HB.
2. Pengaruh penambahan magnesium pada aluminium silikon akan menurunkan
nilai keuletan bahan. Nilai keuletan dapat dilihat dari pengujian impak. Nilai
keuletan terendah terdapat pada kadar magnesium 17% sebesar 8,8 kJ/m2.
3. Pada struktur mikro terlihat bahwa variasi magnesium memberi perubahan
pada struktur dan butiran kristal membesar.
4. Prosentase porositas tertinggi terjadi pada penambahan kadar magnesium 16%
yaitu sebesar 6,08%. Magnesium akan menimbulkan terak pada waktu proses
peleburan logam, terak dapat menimbulkan terjadinya porositas.
-
39
5.2 Saran
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan peneliti dapat memberikan beberapa
saran dan masukan sebagai berikut:
1. Pelaksanaan pengecoran sebaiknya dilakukan di dalam ruang tertutup agar
pengaturan api yang digunakan untuk mencairkan logam lebih fokus dan tidak
terganggu dengan adanya hembusan angin yang akan mengakibatkan api tidak
fokus pada kowi dan terjadi pemborosan bahan bakar, serta dengan adanya
angin juga akan mempercepat laju pendinginan logam cair pada waktu akan
dituang ke dalam cetakan yang dapat mengakibatkan pembekuan logam cair
terlalu cepat sehingga dapat menimbulkan cacat berupa retak maupun
porositas yang tinggi pada coran.
2. Perlu diadakan perawatan dan perbaikan pada alat uji secara berkala sehingga
ketelitian alat dapat terjaga dan kalau bias diganti dengan alat yang lebih teliti
dan modern.
3. Perlunya pendamping dari dosen selama melakukan penelitian, supaya bila
terjadi permasalahan dapat dikonsultasikan dengan cepat.
-
DAFTAR PUSTAKA
Dieter, George, E., Metalurgi Mekanik, ahli bahasa oleh Djaprie, Sriati, Edisi ketujuh, Erlangga, Jakarta, 1987.
Handout Praktikum Ilmu Logam, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta 2004. Surdia, Tata, dan Chijiiwa Kenji, Teknik Pengecoran Logam, Cetakan kesembilan, PT.
Pradnya Paramita, Jakarta, 2006. Surdia, Tata, dan Saito Shinroku, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan keenam, PT.
Pradnya Paramita, Jakarta, 2005. Suroto, A., Sudibyo, B., Ilmu Logam Dan Metalurgi, Akademi Teknik Mesin Industri,
Surakarta.
-
Perhitungan Kekerasan Brinell
Beban (P) = 250 kg
Diameter indenter (D) = 5 mm
Tabel. data pengujian uji kekerasan
Diameter Lingkar Luar lekukan bekas penginjakan Bahan
d1 (mm)
d2 (mm)
d3 (mm)
d4 (mm)
Rata-rata d (mm)
Cushion buttom Honda 1.82 1.78 1.78 1.75 1.78 Al-Si 1.32 1.34 1.3 1.32
Al-Si-15%Mg 1.28 1.32 1.31 1.29 1.30 Al-Si-16%Mg 1.26 1.29 1.28 1.27 1.28 Al-Si-17%Mg 1.25 1.27 1.28 1.27 1.27
Angka kekerasan dapat ditentukan dengan persamaan berikut
Angka kekerasan Brinell :)(.
222 dDDD
PHB−−
=π
2mmkg
Perhitungan :
1.)(.
222 dDDD
PHB−−
=π
= )82,155(5.
250222 −−
⋅
π
= 92,8 kg/mm2
2.)(.
222 dDDD
PHB−−
=π
= )78,155(5.
250222 −−
⋅
π
= 97,2 kg/mm2
-
3.)(.
222 dDDD
PHB−−
=π
= )75,155(5.
250222 −−
⋅
π
= 100,7 kg/mm2
4.)(.
222 dDDD
PHB−−
=π
= )32,155(5.
250222 −−
⋅
π
= 179,5 kg/mm2
5.)(.
222 dDDD
PHB−−
=π
= )34,155(5.
250222 −−
⋅
π
= 174,1 kg/mm2
6.)(.
222 dDDD
PHB−−
=π
= )3,155(5.
250222 −−
⋅
π
= 185,1 kg/mm2
7.)(.
222 dDDD
PHB−−
=π
= )28,155(5.
250222 −−
⋅
π
= 191,1 kg/mm2
-
8.)(.
222 dDDD
PHB−−
=π
= )31,155(5.
250222 −−
⋅
π
= 182,3 kg/mm2
9.)(.
222 dDDD
PHB−−
=π
= )29,155(5.
250222 −−
⋅
π
= 188,1 kg/mm2
10.)(.
222 dDDD
PHB−−
=π
= )26,155(5.
250222 −−
⋅
π
= 197,4 kg/mm2
11.)(.
222 dDDD
PHB−−
=π
= )27,155(5.
250222 −−
⋅
π
= 194,2 kg/mm2
12.)(.
222 dDDD
PHB−−
=π
= )25,155(5.
250222 −−
⋅
π
= 200,6 kg/mm2
-
Dari perhitungan diatas sehingga didapat angka Brinell, seperti pada tabel
dibawah
No. Bahan Nilai rata-rata HB
1 Cushion buttom Honda 97.0 2 Al-Si 179.6 3 Al-Si-15%Mg 185.3 4 Al-Si-16%Mg 192.7 5 Al-Si-17%Mg 195.0
Perhitungan Harga keuletan
Massa Pendulum (m) = 1.357 kg
Berat Pendulum (G) = 1.357 . 9.81 = 13.31 N
Radius Pendulum(r) = 39.48 cm = 0.3948 m
Sudut α (tanpa benda uji) = 1470
Tabel. data pengujian uji impak
Sudut β BAHAN
β1(0) β2(0) β3(0) β4(0) Sudut β rata-rata (0)
Al-Si 126 127 129 127,33
Al-Si-15%Mg 132,5 134 134 133,5 133,5
Al-Si-16%Mg 133,5 134 134 134,5 134
Al-Si-17%Mg 135 134,5 135,5 134 134,75
Harga keuletan dapat ditentukan dengan persamaan berikut :
Energi patah = G . R (cos β - cosα ) (joule)
Harga keuletan = 2Patahan Penampang Luaspatah Energi
mmJoule
-
Perhitungan :
1. Harga keuletan = Patahan Penampang Luas
patah Energi
= ( )108
coscos⋅
−⋅⋅ αβRG
= ( )108
147cos126cos394,031,13⋅
−⋅⋅
= 0,016 joule / mm2
2. Harga keuletan = Patahan Penampang Luas
patah Energi
= ( )108
coscos⋅
−⋅⋅ αβRG
= ( )108
147cos127cos394,031,13⋅
−⋅⋅
= 0,016 joule / mm2
3. Harga keuletan = Patahan Penampang Luas
patah Energi
= ( )108
coscos⋅
−⋅⋅ αβRG
= ( )108
147cos129cos394,031,13⋅
−⋅⋅
= 0.014 joule / mm2
4. Harga keuletan = Patahan Penampang Luas
patah Energi
= ( )108
coscos⋅
−⋅⋅ αβRG
= ( )108
147cos5,132cos394,031,13⋅
−⋅⋅
= 0,011 joule / mm2
-
5. Harga keuletan = Patahan Penampang Luas
patah Energi
= ( )108
coscos⋅
−⋅⋅ αβRG
= ( )108
147cos134cos394,031,13⋅
−⋅⋅
= 0,009 joule / mm2
6. Harga keuletan = Patahan Penampang Luas
patah Energi
= ( )108
coscos⋅
−⋅⋅ αβRG
= ( )108
147cos5,133cos394,031,13⋅
−⋅⋅
= 0,010 joule / mm2
7. Harga keuletan = Patahan Penampang Luas
patah Energi
= ( )108
coscos⋅
−⋅⋅ αβRG
= ( )108
147cos5,134cos394,031,13⋅
−⋅⋅
= 0,009 joule / mm2
8. Harga keuletan = Patahan Penampang Luas
patah Energi
= ( )108
coscos⋅
−⋅⋅ αβRG
= ( )108
147cos135cos394,031,13⋅
−⋅⋅
= 0,009 joule / mm2
-
9. Harga keuletan = Patahan Penampang Luas
patah Energi
= ( )108
coscos⋅
−⋅⋅ αβRG
= ( )108
147cos5,135cos394,031,13⋅
−⋅⋅
= 0,008 joule / mm2
Dari perhitungan diatas sehingga didapat harga keuletan, seperti pada tabel
dibawah.
No. BAHAN Rata-rata harga keuletan
1 Al-Si 0.0152 2 Al-Si-15%Mg 0.0098 3 Al-Si-16%Mg 0.0094 4 Al-Si-17%Mg 0.0088
Pengamatan Struktur Mikro
Gambar. Foto Struktur mikro Cushion buttom Honda
-
Gambar. Foto Struktur mikro Al-Si
Gambar. Foto Struktur mikro Al-Si-15%Mg
-
Gambar. Foto Struktur mikro Al-Si-16%Mg
Gambar. Foto Struktur mikro Al-Si-17%Mg
-
Perhitungan Porositas Bahan
Luas permukaan yang diamati = 11352 mm2
%100diamati yangpermukaan Luas
permukaan di ada yangcacat Luas ×=Porositas
Tabel. data perhitungan porositas
No. BAHAN Luas cacat yang ada di permukaan (mm2) Luas permukaan
yang diamati (mm2) Porositas
(%)
Rata-rata Porositas
(%) 12 11352 0.11 12 11352 0.11 1
cushion bottom honda
14 11352 0.12 0.11
32 11352 0.28 731 11352 6.44 496 11352 4.37
2 Al-Si
190 11352 1.67
4.25
287 11352 2.53 242 11352 2.13 308 11352 2.71
3 Al-Si-15%Mg
281 11352 2.48
3.28
423 11352 3.73 679 11352 5.98 432 11352 3.81
4 Al-Si-16%Mg
536 11352 4.72
6.08
27 11352 0.24 623 11352 5.49 620 11352 5.46
5 Al-Si-17%Mg
588 11352 5.18
5.46
-
Gambar. Foto porositas Cushion Bottom Honda
Gambar. Foto porositas Cushion Bottom Honda
-
Gambar. Foto porositas Cushion Bottom Honda
Gambar. Foto porositas Al-Si
-
Gambar. Foto porositas Al-Si
Gambar. Foto porositas Al-Si
-
Gambar. Foto porositas Al-Si
Gambar. Foto porositas Al-Si-15%Mg
-
Gambar. Foto porositas Al-Si-15%Mg
Gambar. Foto porositas Al-Si-15%Mg
-
Gambar. Foto porositas Al-Si-15%Mg
Gambar. Foto porositas Al-Si-16%Mg
-
Gambar. Foto porositas Al-Si-16%Mg
Gambar. Foto porositas Al-Si-16%Mg
-
Gambar. Foto porositas Al-Si-16%Mg
Gambar. Foto porositas Al-Si-17%Mg
-
Gambar. Foto porositas Al-Si-17%Mg
Gambar. Foto porositas Al-Si-17%Mg
-
Gambar. Foto porositas Al-Si-17%Mg
-
HALAMAN JUDULTITLE PAGEHALAMAN PENGESAHANDAFTAR DEWAN PENGUJIHALAMAN PERNYATAANHALAMAN PERNYATAAN PUBLIKASIINTISARIKATA PENGANTARDAFTAR ISIDAFTAR GAMBARDAFTAR TABELBAB I PENDAHULUANBAB II TINJAUAN PUSTAKABAB III METODE PENELITIANBAB IV HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASANBAB V KESIMPULAN DAN SARANDAFTAR PUSTAKALAMPIRAN