ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS ALUMINIUM PADUAN Al-Si-Cu DENGAN MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS ALUMINIUM PADUAN Al-Si-Cu DENGAN MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR Tugas Akhir ini Disusun Guna Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun : AZIS NUR EVA NIM: D JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2012 i

2

3

4

5 LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR v

6 MOTTO Jadikanlah sabar dan shalat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orang-orang yang khusyu (Q.S Al Baqarah : 45) karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah selesai dari sesuatu urusan, kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan yang lain. Dan hanya kepada Tuhanmulah hendaknya kamu berharap (Q.S Alam Nasyarah : 6-8) Hidup adalah belajar, kehidupan adalah pelajaran. Mati adalah misteri, penentuan dan akherat adalah prestasi hidup. Maka janganlah kamu hidup dengan mimpi-mimpi, tapi hidupkanlah mimpi-mimpimu (Abdullah Gymnastiar) Ada dua cara menjalani hidup, yaitu menjalaninya dengan keajaibankeajaiban atau menjalaninya dengan biasa-biasa saja (Albert Einstein) vi

7 PERSEMBAHAN Sujud syukurku pada-mu Illahi Robbi yang senantiasa memberikan kemudahan bagi hamba-nya yang mau berusaha. Petunjuk dan bimbingan-mu selama hamba menuntut ilmu diperantauan berbuah karya sederhana ini yang kupersembahkan kepada : Agamaku yang telah mengenalkan aku kepada ALLAH SWT serta Rosul-Nya yang mengarahkan dari jalan dari gelap-gulita menuju terang benderang, terimakasih ALLAH atas ridhonya hingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini, walaupun kadang keluar dari jalan yang Engkau tetapkan. ( Engkau yang mendengar do aku dan mengabulkan jerih payahku ). Ayah dan Ibu tercinta, dengan do a, cinta dan kasih sayang tulusnya selalu senantiasa memberikan kekuatan dalam setiap langkah ananda, terima kasih atas semua pengorbanan yang tidak ternilai harganya. Adikku Eva Ratnawati, S.pd dan Eva Zuliyana yang selalu memberikanku do a, inspirasi maupun dukungan kepadaku. Kekasihku ikah terima kasih atas perhatian dan dorongan semangatnya, i love you. Teman-temanku teknik mesin yang selalu membantuku saat senang maupun susah hingga selesainya Tugas Akhir ini. Almamater Fakultas Teknik UMS. Dan semua pihak yang telah membantu, semoga ALLAH SWT yang membalas segala kebaikanmu. vii

8 ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS ALUMINIUM PADUAN AL- SI-CU DENGAN MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR Azis Nur Eva, Masyrukan, Agus Hariyanto Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Unversitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura azisnureva@yahoo.co.id ABSTRAKSI Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis pada aluminium paduan yang dicetak dengan menggunakan cetakan pasir. Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah aluminium paduan yang berasal dari daur ulang aluminium bekas, yang dilebur di dalam dapur krusible tipe ciduk dan dicetak didalam cetakan pasir. Alat yang digunakan dalam uji tarik yaitu Servopuser. Sedangkan alat yang digunakan dalam uji impak, uji kekerasan, uji struktur mikro, dan uji komposisi kimia secara berturut-turut adalah Charpy Testing, Hardness tester, Olympus Metallurgycal Microscope, Emision Spectrometer. Adapun cara pengujian ini adalah, pada pengujian tarik menggunakan standar ASTM B557 pengujian ini dilakukan dengan cara menarik spesimen sampai patah yang hasilnya dapat dilihat pada komputer, pengujian impak menggunakan standar ASTM E23, pengujian ini dilakukan dengan cara memukulkan bandul ke spesimen uji hingga patah, dan hasilnya bisa terlihat pada indikator pencatatan hasil, pengujian kekerasan menggunakan pengujian brinell dengan standar ASTM E10, pengujian struktur mikro dilakukan dengan standar ASTM E3 cara melihat spesimen dibawah mikroskop dan pengujian komposisi kimia dilakukan dengan standar ASTM E1251 cara menembakkan gas argon kepermukaan spesimen, sehingga hasilnya akan terbaca pada komputer. Dari hasil pengujian pada aluminium paduan dengan cetakan pasir diperoleh harga tegangan tarik maksimal yaitu 93.8 N/mm 2. Pada pengujian impak energi yang diserap rata-rata adalah 1.47 Joule, harga impak rata-rata 0,018 (J/mm 2 ). Pada pengujian kekerasan didapat HB = 84.3 BHN. Komposisi kimia pada aluminium paduan dengan cetakan pasir didapat kandungan unsur-unsur utama yaitu Al = %, Si = 7.93 %, Cu = % dan Mg = 0,5047 %. Kata kunci : Aluminium (Al), Cetakan, Paduan, Pasir. viii

9 KATA PENGANTAR Assalamu alaikum wr. wb. Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala nikmat, rahmat, taufik, dan hidayah-nya sehingga Tugas Akhir dengan judul "Analisis Sifat Fisis dan Mekanis Aluminium Paduan Al-Si-Cu dengan Menggunakan Cetakan Pasir" dapat terselesaikan dengan lancar. Shalawat dan salam kehadirat manusia pilihan-nya, Muhammad SAW, yang dengan perjuangan beliau manusia dapat selalu dijalan-nya. Di dalam penyusunan Tugas Akhir ini penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyusun Tugas Akhir ini, dan penulis sampaikan dengan tulus dan hormat kepada: 1. Bapak Agus Riyanto, MT., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Bapak Sartono, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Bapak Ir. Masyrukan, MT., selaku Pembimbing I yang telah berkenan memberikan dukungan serta meluangkan waktu dan pikiran dalam memberikan bimbingan. 4. Bapak Ir. Agus Haryanto, MT., selaku Pembimbing II yang telah memberikan dukungan, arahan serta bimbingan dalam penulisan Tugas Akhir ini.. ix

10 5. Bapak Amin Sulistiyanto.ST, selaku Pembimbing Akademik. 6. Segenap dosen dan staf karyawan Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta. 7. Bapak Ibu tercinta yang telah membesarkan dan mendidikku agar menjadi menusia yang berguna. Doa, restu dan pengorbananmu sangat berarti untukku. kedua adikku thank s to your support. 8. Teman-teman mahasiswa angkatan 2006 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 9. Semua pihak yang telah membantu penyusunan Tugas Akhir ini yang tidak dapat penulis sampaikan satu persatu. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan, karena keterbatasan pengetahuan penulis. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan bimbingan dari semua pihak demi perbaikan penulisan dan penyusunan tugas berikutnya. Akhirnya penulis berharap semoga Tugas Akhir ini memberikan manfaat bagi penulis dan pembaca, amin. Wassalamu alaikum wr. wb. Surakarta, Juni 2012 Penulis x

11 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR... ii HALAMAN PERSETUJUAN... iii HALAMAN PENGESAHAN... iv LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR... v HALAMAN MOTTO... vi PERSEMBAHAN... vii ABSTRAKSI... viii KATA PENGANTAR... ix HALAMAN DAFTAR ISI... xi DAFTAR GAMBAR... xv DAFTAR TABEL... xvii DAFTAR SIMBOL... xviii DAFTAR LAMPIRAN... xix BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Batasan Masalah Tujuan Penelitian Metode Penelitian Sistematika Penulisan... 5 xi

12 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tinjauan Pustaka Dasar Teori Aluminium Aluminium Murni Aluminium Paduan Unsur Paduan Utama Aluminium Klasifikasi Aluminium Paduan Jenis-Jenis Pengecoran Pengecoran Dengan Cetakan Pasir Pengecoran Dengan Cetakan Logam Proses Pengecoran Aluminium Pencairan Logam Aluminium (Al) Cetakan Penuangan Pembongkaran dan Pembersihan Coran Pemeriksaan dan Pengujian Hasil Coran Metode Pengujian Pengujian Komposisi Kimia Pengujian Metalografi Pengujian Kekerasan Brinell Pengujian Tarik Pengujian Impact xii

13 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Bahan Alat Penelitian Diagram Alir penelitian Studi Literatur Studi Lapangan Penyiapan Bahan Aluminium Cor Cetakan Pasir Proses Peleburan Aluminium Proses Penuangan Aluminium Cair Kedalam Cetakan Pasir Pembuatan Spesimensesuai Standar Pengujian Pengujian Hasil Penelitian Pembahasan Kesimpulan BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Uji Komposisi Kimia Dan Pembahasan Data Hasil Uji Komposisi Kimia Pembahasan Hasil Uji Komposisi Kimia Hasil Pengujian struktur mikro dan Pembahasan Data Hasil Uji struktur mikro Pembahasan Hasil Uji strutur mikro xiii

14 4.3 Hasil Uji Kekersan dan Pembahasan Data Hasil Uji kekerasan Pembahasan Hasil Uji kekerasan Data Hasil Uji Tarik dan Pembahasan Data Hasil Uji tarik Pembahasan Hasil Pengujian Tarik Data Hasil Uji Impak dan Pembahasan Data Hasil Uji Impak Pembahasan Data Hasil Uji Impact BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan Penelitian Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiv

15 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Diagram fasa Al-Si Gambar 2.2. Diagram fasa Al-Cu Gambar 2.3. Struktur mikro paduan Al-Si-Cu Gambar 2.4. Tanur Krus Nyala Api Gambar 2.5. Skema Spesimen Uji Tarik Gambar 2.6. Diagram Tegangan Regangan Teknik Gambar 2.7. Garis Modulus Gambar 2.8. Spesimen Uji Impact Gambar 2.9. Skema Uji Impact Gambar Striking Edge Gambar Karakteristik Keretakan Beban Impact Gambar 3.1. Aluminium, Silikon, Tembaga Gambar 3.2. Tanur Krusible Gambar 3.3. Kuali Penuang Logam Cair Kedalam Cetakan Gambar 3.4. Penuang, Pengaduk, Tuas Pengangkat Kuali Gambar 3.5. Cetakan Pasir Gambar 3.6. Alat Uji Struktur Mikro Gambar 3.7. Alat Uji Kekerasan Brinell Gambar 3.8. Alat Uji Tarik Gambar 3.9. Alat Uji Impact Gambar Alat Uji komposisi kimia Emision Spectrometer xv

16 Gambar Diagram Alir Penelitian Gambar Spesimen Uji Komposisi Kimia Gambar Spesimen Uji Foto Mikro Gambar Spesimen Uji Kekerasan Gambar Spesimen Uji Tarik Gambar Spesimen Uji Impak Gambar 4.1. Foto Struktur Mikro Aluminium Paduan Cetakan Pasir,Dengan Perbesaran 200 X Gambar 4.2. Grafik Tegangan Terhadap Regangan Aluminium Paduan Cetakan Pasir Gambar 4.3. Grafik Modulus Elastisitas Terhadap Regangan Aluminium Paduan Menggunakan Cetakan Pasir Gambar 4.4. Grafik Kekakuan Terhadap Regangan Aluminium Paduan Menggunakan Cetakan Pasir Gambar 4.5. Patahan Impak Aluminium Paduan Dengan Menggunakan Cetakan Pasir xvi

17 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Sifat Fisik Aluminium Tabel 2.2. Sifat Mekanik Aluminium Tabel 2.3. Komposisi Alumunium Alloy A Tabel 2.4. Propertis Alumunium Alloy A Tabel 4.1. Data Hasil Uji Komposisi Kimia Aluminium Paduan Dengan Menggunakan Cetakan Pasir Tabel 4.2. Data Hasil Uji Kekerasan Aluminium Paduan Dengan Menggunakan Cetakan Pasir Tabel 4.3. Data Hasil Uji Tarik Aluminium Paduan Dengan Menggunakan Cetakan Pasir Tabel 4.4. Data Hasil Pengujian Impak Aluminium Paduan Dengan Menggunakan Cetakan Cetakan Pasir xvii

18 DAFTAR SIMBOL σ P A Ε l l o E D HB F D d a b E serap E impak α β r = Tegangan tarik (N/mm2) = Gaya (N) = Luas Penampang Mula-Mula (mm2) = Regangan spesifik (%) = Perpanjangan (mm = Panjang awal (mm) = Modulus elastisitas (N/mm 2 ) atau (MPa) = Kekakuan (N/mm 2 ) atau (MPa) =Nilai keras mikro Brinell (HBN) =Beban tekan (N) =Diagonal penetrator (mm) =diagonal tumbukkan penetrator (mm) = Luas penampang dibawah takik (mm 2 ) = Sudut ayunan mematahkan benda uji = Energi yang terserap (J) = Kekuatan impak (J/mm 2 ) = Sudut kampak/godam sebelum bekerja = Sudut kampak/godam setelah bekerja = Jari-jari (m). xviii

19 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Tabel unsur periodik Lampiran 2. Tabel sifat-sifat mekanik Lampiran 3. Jenis- jenis paduan Aluminium Lampiran 4. Karakteristik jenis-jenis paduan Aluminium Lampiran 5. Standar ASTM E1251 Lampiran 6. Standar ASTM E3 Lampiran 7. Standar ASTM E10 Lampiran 8. Standar ASTM B557 Lampiran 9. Standar ASTM E23 Lampiran 10. Jenis-Jenis Baja ( Types Of Steel ) Lampiran 11. Makara, Teknologi, Volumen 12, No. 1 April 2008 Lampiran 12. Tabel Hasil Pengujian Tarik Yang Pertama Dan Kedua Lampiran 13. Tabel Hasil Pengujian Tarik Yang Ketiga Lampiran 14.Grafik Hasil Pengujian Tarik Lampiran 15. Grafik-Grafik Pada Pengujian Tarik Yang Pertama Lampiran 16. Grafik-Grafik Pada Pengujian Tarik Yang Kedua Lampiran 17. Grafik-Grafik Pada Pengujian Tarik Yang Ketiga Lampiran 18. Hasil Pengujian Kekerasan Lampiran 19. Hasil Pengujian Impak xix