Annealing pada Bilah Perunggu Gamelan untuk Mengurangi Retak dan Sifat Keras

Transkripsi

1 Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 2, No. 2, Mei Annealing pada Bilah Perunggu Gamelan untuk Mengurangi Retak dan Sifat Keras Sukoco Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Janabadra Yogyakarta Abstrak: Gamelan adalah alat musik tradisionil warisan budaya bangsa yang dibuat dengan cara penempaan dari bahan perunggu. Pada proses penempaan akan terjadi perubahan sifat fisik dan mekanik yang dialami kristal yang telah terdeformasi,. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perbandingan sifat fisis dan mekanis dari bahan perunggu yang di annealing dan tanpa annealing melalui perbandingan kekerasan dan struktur mikro. Penelitian ini terdiri dari beberapa pengujian, diantaranya adalah:pengujian komposisi kimia, pengujian kekerasan, dan pengujian metalografi. Setelah dilakukan pengujian komposisi kimia, bahan dilakukan proses penempaan, selanjutnya bahan dibagi menjadi dua, satu diberi proses Annealing dan satunya tanpa diberi proses Annealing, dan dibuat 3 spesimen dari masing-masing bahan dengan annealing dan tanpa annealing untuk kekerasan, dan metalografi. Hasil dari penelitian ini setelah dianalisis dari data dan perhitungan menyebutkan bahwa bahan yang diannealing mengalami penurunan nilai kekerasannya yaitu 197,4 dari pada bahan yang tanpa annealing dengan nilai kekarasannya 217,9. Hasil pengujian metalografi pada bahan tanpa annealing menunjukkan terdapatnya dislokasi, sedangkan bahan yang di annealing menunjukkan terjadinya rekristalisasi dan pertumbuhan butir. Kata kunci : penempaan, annealing, brinell, perunggu gamelan 1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang Sejak jaman pra-sejarah, manusia telah membuat produk dengan pengecoran perunggu. Jaman tersebut biasa disebut sebagai jaman perunggu (bronze age). Salah satu temuan tertua dari bahan perunggu terdapat di sekitar Irak-Iran (Mesopotamia). (Encyclopædia Britannica, 2008) Hingga saat ini perunggu merupakan material yang terbaik untuk membuat peralatan musik, seperti bel, simbal drum, senar gitar dan beberapa alat musik tiup yaitu terompet, saxophone dan klarinet (Encyclopædia Britannica, 2008). Termasuk juga gamelan, yang merupakan alat musik tradisional Indonesia, menggunakan perunggu sebagai material untuk mendapatkan kualitas bunyi yang terbaik (Alves, 1997). Perunggu adalah merupakan paduan utama tembaga, timah putih, dan unsurunsur lain yang mempunyai sifat tahan terhadap korosi, dan daya hantar listrik yang baik. Perunggu mempunyai kadar tembaga (Cu) %, timah putih (Sn) %. Selain itu terdapat campuran tambahan lain seperti timbal (Pb), seng (Zn), nikel (Ni), besi (Fe), silicon (Si), mangan (Mn), aluminium (Al), krom (Cr), fosfor (P), belerang (S), dan arsenik (As). Salah satu penggunaan bahan perunggu yang banyak dikenal masyarakat khususnya masyarakat jawa adalah gamelan Tujuan Dari hasil penelitian dan perhitungan dapat diketahui perbandingan kekuatan dan karakteristik akibat dari proses annealing bahan, sehingga hasil penelitian ini diharapkan dapat secara langsung bermanfaat untuk meningkatkan

2 106 Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 2, No. 2, Mei 2011 pengetahuan khususnya bidang teknologi bahan. Manfaat lain yang dapat diambil adalah untuk memberi masukan kepada praktisi penempaan atau khususnya para pengrajin gamelan agar dapat menentukan pembuatan gamelan dengan melalui proses annealing atau tanpa melalui proses annealing Tinjauan Pustaka Proses kerja pembuatan gamelan terdiri dari proses pengecoran logam, proses pembentukan, proses menyelaraskan suara gamelan (sruti), dan terakhir proses finishing. Proses pembentukan menggunakan pembakaran bahan logam yang bertujuan untuk pelunakan, dan selanjutnya dengan penempaan. Umumnya para pengrajin gamelan tersebut setelah melakukan proses penempaan akan langsung dilakukan pelarasan suara tanpa diberi perlakuan panas dengan annealing, padahal proses penempaan akan membuat perubahan yang terjadi pada distribusi dan rapat cacat yang berkaitan dengan perubahan sifat fisik dan mekanik yang dialami kristal yang telah terdeformasi, maka dalam hal ini sifat fisis dan mekanis dari bahan yang mengalami penempaan akan berubah. Dalam penggunaan atau memainkan gamelan dengan cara dipukul terus menerus disaat struktur-struktur kristal tidak rapat atau cacat, maka akan terjadi perubahan pada kualitas suara, dan dalam waktu lama akan mengakibatkan retak ataupun pecah pada bahan. Setelah dilakukan penempaan terlebih dahulu dilakukan proses annealing diharapkan dapat memulihkan struktur kristal yang cacat ke struktur yang sebenarnya. Maka dalam proses pembuatan gamelan sebaiknya melalui proses annealing, agar kwalitas gamelan menjadi lebih bagus pada struktur kristal. Tegangan sisa ternyata dapat mempengaruhi frekuensi bunyi. Perrin dkk (1999) melakukan serangkaian penelitian terhadap frekuensi larasan bel eropa akibat beberapa perlakuan. Frekuensi yang diukur adalah frekuensi nada dasar pertama (hum) dan frekuensi harmoniknya (tierce). Salah satu perlakuan yang diteliti adalah annealing, yaitu pelepasan tegangan sisa dengan pemanasan. Pada penelitian ini digunakan bel yang terbuat dari perunggu (Cu-Sn), material yang juga digunakan pada gamelan. Pengaruh annealing pada frekuensi larasan dapat dilihat pada tabel 1. berikut. Tabel 1. Frekuensi Hum dan Tierce Bel Carillon 4,5 Kg (Perrin dkk, 1999) Perlakuan Frekuensi (Hz) Perubahan (Hz) Hum Tierce Hum Tierce Kondisi Awal 2996,9 7029,3 - - Annealing 340 o C 2999,1 7032,5 +2,2 +3,2 Annealing dan Quenching dari 340 o C 2966,8 6975,5-32,3-57,0 Re-Annealing 340 o C 2985,5 7022,0 +18,7 +46,5 Annealing 610 o C 2980,5 7009,0-5,0-13,0 Dari tabel 1 menunjukkan bahwa pada annealing 340 o C, frekuensi nada naik. Sedangkan pada annealing 610 o C, frekuensi turun. Jika dibandingkan dengan sifat dari campuran Cu-Sn, dengan paduan Sn diatas 15%, maka pada annealing 340 o C tidak terjadi perubahan fasa, sedangkan pada temperatur 610 o C fasa berubah. Dari sini dapat disimpulkan bahwa penurununan frekuensi pada annealing 610 o C diakibatkan perubahan strukur mikro bahan. Dari tabel juga dapat

3 Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 2, No. 2, Mei dilihat bahwa quenching yang mengakibatkan penimbunan tegangan sisa akan menurunkan frekuensi nada. Sementara Qiu, dkk (2005) melakukan penelitian untuk melihat pengaruh tegangan sisa terhadap giroskop. Salah satu karakteristik giroskop yang diteliti adalah frekuensi pribadi. Hasil menunjukkan bahwa pelepasan tegangan sisa akan berpengaruh kepada frekuensi pribadi. Naik atau turunnya frekuensi pribadi tergantung pada jenis tegangan sisa yang tersimpan. Syahroni (2007) melakukan penelitian terhadap karakteristik getaran pada bilahbilah baja dengan perlakuan pemukulan seperti pada gamelan. Bilah-bilah baja mengalami proses penempaan dan annealing. Setelah proses perlakuan dengan dipukul-pukul dalam jangka waktu tertentu, hasil penelitian menunjukan adanya kenaikan frekuensi bunyi pada bilah baja yang ditempa. Sedangkan pada bilah baja yang mengalami annealing tidak terdapat perubahan frekuensi bunyi. Pada pengujian kekerasan menunjukkan adanya kenaikan harga kekerasan pada bilah baja tempa, sedangkan pada baja annealing harga kekerasannya tidak berubah. Hasil analisis pengaruh tegangan sisa terhadap sifat mekanik dilakukan Gibmeier, dkk (2005). Penelitian yang dilakukan adalah melihat pengaruh pembebanan dan tegangan sisa terhadap sifat-sifat mekanik material dengan menggunakan teknik indentasi. Salah satu hasil yang menarik adalah pengaruh tegangan sisa terhadap harga kekerasan mikro material. Penurunan tegangan sisa kompresi akan menurunkan harga kekerasan, sedangkan penurunan tegangan sisa tarik akan menaikkan harga kekerasannya. Tegangan sisa dalam suatu material dapat bersifat menguntungkan maupun merugikan. Tegangan sisa yang bersifat merugikan pada material dapat menurunkan ketahanan terhadap beban sehingga tegangan sisa tersebut harus dihilangkan atau dilepaskan (release). Pada umumnya annealing merupakan metode yang digunakan untuk melepaskan tegangan sisa. Annealing adalah perlakuan panas terhadap material dengan memberikan panas dalam jangka waktu hingga tercapai temperatur seragam pada sedikit diatas temperatur rekristalisasi, kemudian didinginkan dengan lambat (Callister, 2007). Pelepasan tegangan sisa dengan perlakuan panas ini cukup efektif. Namun terdapat juga beberapa kerugian, seperti biaya yang tinggi dalam bentuk peralatan dan energi, khususnya untuk objek yang besar, adanya lapisan oksidasi yang mucul di permukaan, serta berubahnya sifat-sifat mekanik lain yang penting (Munsi dkk, 2001). Pembuatan produk gamelan bertumpu pada proses pengecoran yang selanjutnya dilanjutkan proses penempaan (forging), pelarasan (sruti), dan akhirnya finishing. Umumnya para pengrajin gamelan tersebut setelah melakukan proses penempaan akan langsung dilakukan pelarasan tanpa diberi perlakuan panas dengan annealing, padahal proses penempaan akan membuat perubahan yang terjadi pada struktur dan rapat cacat yang berkaitan dengan perubahan sifat fisik dan mekanik yang dialami kristal yang telah terdeformasi, maka dalam hal ini sifat fisis dan mekanis dari bahan yang mengalami penempaan akan berubah. Dalam penggunaan atau memainkan gamelan dengan cara dipukul terus menerus disaat struktur-struktur kristal tidak rapat atau cacat, maka akan terjadi perubahan pada kualitas suara. Pada aplikasinya dilapangan, hasil pembuatan gamelan dengan diberi atau tanpa proses annealing akan sangat bervariasi, bergantung pada struktur mikro dan sifat bahan tersebut. Setelah dilakukan penempaan terlebih dahulu dilakukan proses annealing diharapkan dapat memulihkan struktur kristal yang cacat ke struktur yang sebenarnya. Dalam proses pengujian nanti akan diketahui perbedaan atau perbandingan sifat-sifat akibat perbedaan dari bahan perunggu yang melalui proses annealing dan tanpa melalui proses annealing. Permasalahan

4 108 Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 2, No. 2, Mei 2011 yang lain yaitu nilai perbandingan antara hasil ketahanan bahan tersebut yang meliputi nilai kekerasan dan struktur mikro yang didapat. Sehingga dalam hasil penelitian ini diharapkan bahwa hambatan yang menghalangi para pengrajin gamelan tradisional dalam meningkatkan usahanya dapat diatasi. 2. Bagian Inti 2.1. Metode Penelitian Dalam rancangan penelitian ini bahan uji sebelumnya dilakukan pengujian komposisi yang bertujuan untuk mengetahui besar persentase paduan tembaga-timah putih dan paduan lainnya yang terdapat dalam bahan dengan diketahui komposisi dari benda uji maka yakin bahwa bahan sesuai dengan rancangan dari penelitian ini. Selanjutnya di lakukan proses penempaan, dan kemudian benda uji dibagi menjadi dua kelompok, kelompok yang satu diberi proses annealing sedangkan kelompok lainnya tanpa diberi proses annealing, setelah itu dapat dilakukan beberapa pengujian diantaranya yaitu: Pengujian kekerasan, untuk pengujian kekerasan menggunakan 3 spesimen dari masingmasing benda uji Selanjutnya dilakukan pengujian metalografi, lihat diagram alir penelitian gambar 1 : Mulai Bahan Perunggu Gamelan Pengujian Komposisi Proses Penempaan (Forging) Dengan Proses Annealing Tanpa Proses Annealing Pembuatan Spesimen Pengujian Kekerasan Pengujian Metalografi Data Analisis Kesimpulan Selesai Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

5 Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 2, No. 2, Mei Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah perunggu (CuSn) yang digunakan untuk membuat gamelan selanjutnya disebut bilah perunggu gamelan. Bahan ini didapatkan dari pengrajin gamelan Slamet Asmoro Hadi, dengan alamat di Jalan Ring Road Barat, Pelemgurih, Demakijo, Sleman, Yogyakarta. Proses penempaan dilakukan di industri pengrajin gamelan milik bapak Slamet Asmoro Hadi, dengan alamat di Jl. Ring Road Barat, Pelemgurih, Demak Ijo, Sleman, Yogyakarta. Bahan bilah perunggu dengan spesifikasi : panjang 220 mm, lebar 51mm, dan tebal 6,9 mm.setelah dilakukan proses penempaan spesifikasi bahan berubah menjadi : panjang 244 mm, lebar 60 mm, dan tebal 4,15 mm. Pengujian komposisi untuk mendapatkan persentase nilai komposisi dari kandungan yang terdapat dalam bahan perunggu gamelan. Pengujian menggunakan alat uji komposisi non ferro merk Arun Metalscan di Laboratorium logam Politeknik Manufaktur Ceper Klaten.Proses annealing menggunakan fasilitas dapur pemanas (oven) seperti gambar 2 yang berada di Laboratorium Bahan Teknik D-3 Teknik Mesin UGM Yogyakarta. yang digunakan adalah 1000 atau 500 kg, dengan lama penekanan detik. Tetapi mengingat kekerasan bahan yan diuji dan juga tebal bahan ( supaya tidak terjadi indentasi yang terlalu dalam atau terlalu dangkal ) maka digunakan gaya tekan dan indentor dengan diameter yang berbeda asalkan se1alu dipenuhi persyaratan P/D 2 = konstant. Dengan memenuhi persyaratan tersebut maka hasil pengukuran tidak akan berbeda banyak bila diuji dengan gaya tekan atau diameter bola indentor yang berbeda. Harga konstanta ini untuk baja adalah 30, untuk tembaga dan paduan tembaga 10 dan untuk alumunium dan paduan alumunium 5. Jadi dalam pengujian ini penetrator yang digunakan terbuat dari bola baja dengan diameter 2,5 mm. Gaya tekan yang digunakan pada mesin uji kekerasan 62,5 Kg. Pengujian ini dilaksanakan di Laboratorium Bahan Teknik D-3 Teknik Mesin UGM Yogyakarta. Jumlah keseluruhan penekanan dilakukan 6 titik pada benda uji. Yang terdiri 3 titik pada bahan yang di annealing dan 3 titik pada bahan tanpa di annealing. Gambar 2. Dapur Pemanas (Oven) Pengujian kekerasan yang digunakan adalah metode kekerasan Brinell. Pada pengujian kekerasan Brinell yang standar, digunakan bola baja yang dikeraskan berdiameter 10 mm, untuk pengujian kekerasan baja gaya tekan yang digunakan adalah 3000 kg, untuk pengujian non logam Ferrous gaya tekan Gambar 3. Alat Uji Kekerasan Brinell Sumber : Laboratorium Bahan Teknik D-3 Teknik Mesin UGM Yogyakarta Pengujian metalografi dilaksanakan di Laboratorium Ilmu Logam Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Peralatan yang digunakan dalam pengujian metalografi adalah sebagai berikut :

6 110 Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 2, No. 2, Mei Hasil dan Pembahasan Bahan yang digunakan didalam penelitian yaitu plat perunggu atau paduan Cu-Sn, untuk mengetahui nilai persentase paduan Cu-Sn atau unsur lainnya maka terlebih dahulu dilakukan pengujian komposisi. Adapun hasil uji komposisinya dapat dilihat pada tabel 2. Gambar 4. Alat Uji Metalografi Sumber : Laboratorium Bahan Teknik D-3 Teknik Mesin UGM Yogyakarta Tabel 2. Hasil Uji Komposisi Perunggu Pengujian Unsur Rata-rata Cu 75,45 % 75,70 % 75,53 % 75,74 % 75,60 % Sn 21,40 % 21,40 % 21,50 % 21,40 % 21,40 % Pb 0,733 % 0,573 % 0,608 % 0,576 % 0,623 % Zn 0,463 % 0,456 % 0,453 % 0,453 % 0,456 % N 0,030 % 0,025 % 0,027 % 0,023 % 0,027 % Fe 0,055 % 0,047 % 0,063 % 0,054 % 0,055 % Al 0,008 % 0,001 % 0 % 0 % 0,002 % Cr 0,051 % 0,049 % 0,049 % 0,049 % 0,049 % P 1,710 % 1,730 % 1,750 % 1,700 % 1,720 % S 0,016 % 0,021 % 0,021 % 0,022 % 0,020 % As 0,039 % 0,043 % 0,042 % 0,050 % 0,043 % Sumber: Laboratorium Logam Politeknik Manufaktur Ceper Klaten

7 Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 2, No. 2, Mei Setelah didapatkan data hasil uji komposisi maka dapat dianalisa bahwa bahan yang digunakan untuk penelitian adalah perunggu (bronze) dengan kadar tembaga (Cu) 75,60 %, Timah Putih (Sn) 21,40 %, dan selain itu campuran tambahan lain seperti seng (Zn), timbal (Pb), aluminium (Al), dan lain-lainnya. Hasil Uji Kekerasan Pengujian kekerasan bertujuan untuk mengetahui nilai kekerasan dari masingmasing benda uji. Pengujian dilakukan dengan uji kekerasan Brinell dengan beban 62,5 kgf dan menggunakan penetrator bola baja karbida tungsten yang keras dengan diameter 2,5 mm. NO. Tabel 3. Hasil uji kekerasan benda uji Harga kekerasan Brinell (HBN) X 1 218,0 197, ,8 197, ,9 197,4 rata-rata 217,9 197,4 Catatan: X = benda uji tanpa anealing Y = benda uji dengan anealing Y Dari data rata-rata hasil pengujian kekerasan diperoleh nilai kekerasan pada bahan yang di annealing lebih rendah kekerasannya dari pada bahan yang tidak di annealing. Dari data tersebut dapat diketahui bahwa pada saat proses penempaan benda uji akan mengalami deformasi plastik. Deformasi plastik tersebut membuat bidang atom bergeser terhadap bidang atom yang ada didekatnya atau disebut juga dislokasi, bidang atom yang bergeser oleh suatu gaya atau tegangan ini disebut tegangan geser. Adanya deformasi plastik ini maka struktur intern logam dapat berubah, oleh karena itu deformasi dapat merubah pula sifat-sifat dari logam. Logam yang mengalami deformasi plastik akan menjadi lebih keras dan getas akibat dari regangan dan bergesernya struktur kristal pada saat terdeformasi. Pada proses annealing struktur-struktur atom yang telah mengalami dislokasi dalam kristal, akan bergerak dan menata diri kembali menuju sisi dislokasi dalam kristal yang terregang, kemudian pada kisi yang terregang karena terdeformasi akan digantikan oleh kristal yang baru, orientasi kristal yang baru tidak sama dengan kristal yang lama, hal ini mengakibatkan perbedaan sifat kristal yang digantikan, dan kemudian terjadi pertumbuhan butir baru setelah rekristalisasi telah mengkonsumsi seluruh material yang mengalami regangan. Perbedaan orientasi ini mengakibatkan bahan yang mengalami proses annealing akan bersifat lebih lunak dan ulet. Kekerasan ditentukan pada 20 C setelah pemanasan sampai suhu tertentu selama 1 jam. Kuningan dengan pengerasan regangan yang lebih tinggi,mengalami pelunakan pada suhu yang lebih rendah dengan energi termal yang kurang. (Lawrence H.V.V, Sriati. J 1991 : 228) Dari uraian tersebut dapat disimpulkan bahwa setelah terjadi proses penempaan, pada pengujian kekerasan benda uji yang tidak di annealing akan mempunyai nilai kekerasan yang lebih tinggi dibanding dengan benda uji yang tidak di annealing.

8 112 Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 2, No. 2, Mei 2011 Hasil Uji Metalografi Hasil dari pengujian metalografi adalah berupa foto foto struktur mikro dari benda uji yang di annealing dan benda uji yang tanpa di annealing, pengetsaan dan pemotretan dengan pembesaran 200x dan 500x. Dengan demikian benda uji dapat diamati struktur mikro serta perubahan yang terjadi kedua benda uji. Pada hasil foto-foto struktur mikro dapat dianalisa pada perubahan fasa terhadap temperatur dan komposisi bahan, dan juga perubahan sifat-sifat bahan. Hasil dari pengujian metalografi dapat dilihat pada foto-foto berikut : Zn fasa α fasa β Gambar 5. Benda uji tanpa Annealing 200x Cacat garis (dislokasi) Gambar 6. Benda uji tanpa Annealing 500x Rekristalisasi Pertumbuhan Butir Gambar 7. Benda uji dengan Annealing 200x

9 Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 2, No. 2, Mei Gambar 8. Benda uji dengan Annealing 500x Dari hasil pengujian metalografi maka dapat diketahui hasil dari pengamatan dengan melihat hasil foto-foto struktur mikro pada pelat perunggu yang melalui proses annealing dan tanpa annealing. Pada paduan perunggu (Cu-Sn) yaitu Cu dengan kadar 75,6 % dan Sn 21,4 % akan didapat butir-butir campuran Cu dan Sn, dimana Sn larut dalam Cu yang disebut fasa α dalam keadaan padat, dan juga terdapat unsur-unsur lain yang larut dalam Cu, maka terdapat butir-butir kristal campuran dari Cu dan Sn pada saat didinginkan dari keadaan cair sampai membeku. Paduan merupakan susunan dari beberapa fasa, maka untuk mengetahui perubahan fasa terhadap temperatur dan komposisi digunakan diagram fasa. Pada struktur mikro pada bahan tanpa annealing, pada diagram fasa menunjukkan fasa α+ ϵ pada suhu kamar. Pada fasa ini terjadi transformasi paritektik yang berarti bahwa muncul fasa padat baru ϵ yang memiliki struktur kristal yang berbeda dengan fasa primer dan terletak diantara fasa primer (α+β). Fasa ϵ berwarna kuning kemerahan yaitu Zn (Tata.S, Kenji. C 1986 : 41). Fasa ϵ larut dalam larutan padat fasa primer (α- β), yang lebih mendominasi adalah Zn dibandingkan dengan unsur yang lain dalam komposisi bahan. Pada warna yang terdapat pada butiran yang dominan terlihat adalah warna putih keperakan. Menurut ciri-ciri warna dari logam, butiran ini yang lebih dominan adalah timah (Sn). Selain itu seng juga tampak pada butiran. Pada foto dari benda uji tanpa annealing terdapat gumpalan garis-garis yang disebut dislokasi (cacat garis) yang disebabkan dari deformasi plastik dari penempaan. Jumlah dan panjang dari dislokasi ini bergantung pada jumlah deformasi tersebut, dalam jumlah kecil cacat garis (dislokasi) ini akan membuat kristal logam akan menjadi 1000 kali lebih ulet dibandingkan dengan keadaan tanpa cacat. Bila dalam jumlah besar cacat garis ini dapat meningkatkan kekuatan logam (Lawrence H.V.V, Sriati. J 1991 : 222). Panjang garis dislokasi tersebut berpengaruh pada tegangan geser, dislokasi tersebut dapat menghambat pergerakan dislokasi yang lain, yang kemudian dapat meningkatkan kekuatan bahan. Pertambahan kekerasan akibat dari deformasi plastik ini disebut pengerasan regangan. Pada foto dari benda uji tanpa annealing terlihat butir-butir dengan ukuran kecil, hal ini disebabkan oleh dislokasi (cacat garis) akibat tegangan geser dari deformasi plastik tersebut atau mengalami pengerasan regangan, karena atom pada permukaan batas butir memiliki energi bebas lebih rendah dibandingkan atom yang terdapat dalam butir, maka butir-butir akan mengecil. Pada foto struktur mikro dari bahan uji yang di annealing garis-garis dislokasi pada foto bahan uji tampak berubah menjadi titik-titik kehitaman. Titik-titik ini adalah kristal baru. Kristal baru akan

10 114 Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 2, No. 2, Mei 2011 muncul akibat dari pergerakan atom-atom untuk membentuk susunan yang lebih sempurna atau disebut rekristalisasi. Hal ini akan terlaksana bila kristal dipanaskan melalui proses annealing. Pada proses annealing kisi dislokasi yang terjadi akibat deformasi plastik akan digantikan oleh kristal yang baru, ini disebabkan getaran termal kisi lebih besar pada suhu tinggi yang memungkinkan terjadinya pengaturan kembali atom-atom yang membentuk butiran yang lebih sempurna. Getaran termal terjadi karena energi termal akan meningkat pada suhu yang tinggi. Pada proses rekristalisasi ini akan menurunkan kekuatan bahan yang terlihat pada hasil pengujian tarik pada bahan annealing. Pada foto hasil uji bahan yang di annealing terlihat ukuran butir menjadi lebih besar. Pertambahan ukuran butir ini disebut pertumbuhan butir. Pertumbuhan butir ditandai dengan batas butir menjadi lurus dan butir yang kecil akan menyusut sedangkan butir yang besar akan tumbuh. Pertumbuhan butir terjadi karena suhu yang tinggi pada proses annealing dapat menghasilkan pergerakan atom. Karena atom pada permukaan batas butir memiliki energi bebas yang lebih tinggi dibandingkan atom yang terdapat didalam butir, maka butir akan bertambah besar. Penurunan suhu akan menghambat pergerakan batas butir tetapi tidak dapat membalikkan reaksi. 3. Penutup 3.1. Kesimpulan Dari hasil penelitian melalui pengujian komposisi, pengujian metalografi, dan pengujian kekerasan dapat ditarik kesimpulan dari perbandingan sifat fisis dan mekanis bahan perunggu gamelan dengan proses Annealing dan tanpa proses Annealing adalah sebagai berikut : 1. Bahan perunggu gamelan mempunyai sifat getas, ini dikarenakan unsur timah (Sn) dalam tembaga (Cu) terlalu besar, penambahan unsur fosfor dan seng dapat memperbaiki sifat kekerasan, dan ketahanan ausnya. 2. Pada proses penempaan menyebabkan terjadinya cacat garis (dislokasi) pada struktur kristal bahan, proses rekristalisasi dan pertumbuhan butir baru pada proses annealing dapat memperbaiki cacat pada struktur kristalnya, sehingga diperoleh bahan yang mempunyai struktur kristal yang baik tanpa cacat. 3. Pada pengujian kekerasan, bahan uji dengan annealing mengalami penurunan pada nilai kekerasan dari pada bahan uji tanpa annealing, hal ini dikarenakan terjadinya pelunakan pada proses annealing yang terlihat pada foto struktur mikronya yang mengalami proses rekristalisasi dan pertumbuhan butir Saran Untuk kesempurnaan penelitian selanjutnya agar diperhatikan beberapa hal sebagai berikut: 1. Pada pemilihan bahan perunggu untuk gamelan, untuk mendapatkan bahan yang keras maka dapat dipilih dari bahan yang tanpa di annealing, untuk mendapatkan struktur mikro yang baik dari bahan maka dapat dipilih dari bahan yang di annealing, karena bahan tersebut tanpa cacat pada struktur kristalnya. 2. Pada penelitian selanjutnya diharapkan untuk meneliti tentang nada dasar pada gamelan, dengan memakai datadata yang sudah ada pada penelitian ini. 4. Daftar Pustaka, 2008, Bronze, Encyclopædia Britannica: Ultimate Reference Suite, Encyclopædia Britannica, Chicago Alves, Bill, 1997, Pleng: Composing for a Justly Tuned Gender Barung, Journal of the Just Intonation Network 1, pp. 4-11

11 Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 2, No. 2, Mei Callister, W.D., Jr., 2007, Material Science and Engineering, An Introduction, 7 th ed, John Willey & Sons, inc. pp Gibmeier, J., Hartmann, S., dan Scholtes, B., 2005, Effect of applied and residual stresses on the analysis of mechanical properties by means of instrumented indentation techniques, Materials Science Forum Vols (2005) pp Perrin, R., Swallowe, G.M., Charnley, T., dan Marshall, C., 1999, On The Debossing, Annealing and Mounting of Bells, Journal of Sound and Vibration 227(2), pp Roy, A.K., Venkatesh, A., Marthandam, V., Dronavalli, S.B., Wells, D., Rogge, R., 2005, Residual Stress Characterization in Structural Materials by Destructive and Nondestructive Techniques, Journal of Materials Engineering and Performance, Volume 14(2) April 2005 p Sudarja, Teknik Pengecoran Kenong Dari Bahan Paduan Cu-Sn, Program Studi Teknik Fisika ITB, admin@tf.itb.ac.id. Surjodiningrat, W. Sudarjana, P.J., dan Susanto, A., 1993, Tone Measurements of Oustanding Javanese Gamelan in Yogyakarta and Surakarta, Gadjah Mada University Press, 2nd. Revised Edition

12 116 Jurnal Kompetensi Teknik Vol. 2, No. 2, Mei 2011