Keywords: Addition of Magnesium 2 % and 5 %, impact resistance, hardness Brinnel, micro structure, Aluminium Wheels (Al-5,68 Si).

Transkripsi

1 ANALISIS PENGARUH PENAMBAHAN UNSUR MAGNESIUM (Mg) 2% DAN 5% TERHADAP KETANGGUHAN IMPAK, TINGKAT KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO PADA VELG ALUMINIUM (Al-5,68 Si) Irawan Setia, Budi Harjanto, Subagsono Prodi Pendidikan Teknik Mesin, FKIP, UNS Kampus V FKIP UNS Jl. Ahmad Yani No. 200 Pabelan, Surakarta, Tlp/Fax (0271) Niznunezta@gmail.com ABSTRACT The purposes of this study were: (1) Determine the effect of adding the element magnesium (Mg) in the aluminium foundry on Impact strength. (2) Determine the effect of the addition of the element magnesium (Mg) in the aluminium foundry on the level of hardness. (3) Determine the influence of the addition of the element magnesium (Mg) in the aluminium foundry to microstructure. This research uses descriptive quantitative method. This method is implemented by providing independent variables intentionally to the object of study to know the effect on the dependent variable research sample used is adding 2% and 5% of magnesium.each specimen number 3 pieces of samples. Data obtained from the results of research put into the table, and displayed in graph form and then analyzed. Based on the results of this study concluded that: (1) the more elements of magnesium (Mg) are added, the value of impact strength aluminium casting result is increasing. (2), the more the element magnesium (Mg) are added to the value of th e results of casting aluminium hardness is increasing. (3) the more the element magnesium (Mg) are added to the results of casti ng aluminium grain size get smaller. Keywords: Addition of Magnesium 2 % and 5 %, impact resistance, hardness Brinnel, micro structure, Aluminium Wheels (Al-5,68 Si). PENDAHULUAN Aluminium merupakan logam ringan yang mempunyai sifat tahan terhadap korosi dan hantaran listrik yang baik. Pemakaian aluminium diperkirakan pada masa mendatang masih terbuka luas baik sebagai material utama maupun material pendukung dengan ketersediaan biji aluminium di bumi yang melimpah. Aluminium dapat dipergunakan untuk peralatan rumah tangga, material pesawat terbang, otomotif, kapal laut, konstruksi dan lain-lain. Produk-produk aluminium dihasilkan melalui proses pengecoran (casting) dan pembentukan ( forming). Aluminium hasil pengecoran banyak dijumpai pada peralatan rumah tangga dan komponen otomotif misalnya velg ( cast wheel), piston, blok mesin dan lain sebagainya. Aluminium hasil pembentukan diperoleh melalui tempa, rol dan ektrusi misalnya aluminium profil dan plat yang banyak digunakan dalam kontruksi. Proses pembentukan aluminium dapat dilakukan dengan berbagai cara,salah satunya dengan menggunakan metode 1

2 2 pengecoran logam. Surdia (2000) proses pengecoran logam merupakan proses pembuatan produk yang diawali dengan mencairkan logam kedalam tungku peleburan kemudian dituangkan kedalam cetakan yang terlebih dahulu dibuat pola, hingga logam cair tersebut membeku dan kemudian dipindahkan dari cetakan. Pembekuan logam dimulai dari bagian luarya itu bagian yang bersentuhan langsung dengan cetakan, panas dari logam akan diserap oleh cetakan hingga mendingin sampai titik beku. Bagian dalam dari coran mendingin lebih lambat dari pada bagian luar, sehingga kristalkristal tumbuh dari inti asal mengarah ke bagian dalam coran dan butiran-butiran kristal tersebut berbentuk memanjang seperti kolom. Setelah proses pembekuan selesai struktur kristal akan menyatu dengan sempurna dan proses pembekuan selesai. Paduan aluminium sangat berperan penting dalam berbagaia plikasi dan telah banyak digunakan dibanyak industri karena memiliki sifat-sifat yang unggul. Sifat-sifat tersebut antara lain membuat paduan aluminium menjadi logam yang sangat sesuai dan ekonomis untuk berbagai aplikasi dan telah menjadikan paduan aluminium sebagai logam yang paling banyak digunakan setelah baja. Seperti komponen kendaraan bermotor yang berbahan baku paduan aluminium, baik untuk kendaraan bermotor roda dua maupun kendaraan bermotor roda empat. Salah satu faktor pendorong pemanfaatan paduan aluminium sebagai komponen kendaraan bermotor karena paduan aluminium mempunyai sifat yang ringan, tahan karat, tahan suhu tinggi, kuat,dan keras. Komponen kendaraan bermotor yang dibuat dengan bahan dasar aluminium antara lain velg, piston, tromol sepeda motor, sirip-sirip radiator dan lainlain. Penambahan unsur magnesium (Mg) akan meningkatkan kekuatan dan kekerasan pada aluminium tanpa terlalu menurunkan keuletannya. Tingkat kekerasan paduan aluminium juga ditentukan oleh persentase unsur paduan yang ditambahkan. Besarnya persentase dan unsur paduan yang ditambahkan juga akan berpengaruh pada struktur mikro hasil coran, dalam karakteristik suatu logam paduan, pengaruh ukuran butir merupakan bagian terpenting yang perlu mendapatkan perhatian karena parameter ukuran butir akan menentukan kekuatan mekanis logam paduan. Mikroskop cahaya, mikroskop electron, mikroskop fieldon, mikroskop field emission dan mikroskop sinar-x merupakan beberapa alat yang digunakan untuk mengetahui struktur mikro suatu bahan. Berdasarkan latar belakang di atas peneliti ingin melakukan penelitian yang berhubungan dengan unsur paduan suatu logam, dengan mengambil judul

3 3 analisis pengaruh penambahan unsur magnesium (mg) 2% dan 5% terhadap ketangguhan impak, tingkat kekerasan dan struktur mikro pada velg aluminium(al- 5,68 si). METODE PENELITIAN Penelitian ini adalah penelitian eksperimen yang dilaksanakan di laboratorium dengan kondisi dan perlengkapan yang disesuaikan dengan kebutuhan untuk memperoleh data tentang pengaruh penambahan magnesium terhadap tingkat kekerasan, ketangguhan impak dan struktur mikro pada pengecoran aluminium. Objek dalam penelitian ini adalah aluminium paduan dengan kandungan silicon (Si 5,68%). Variasi campuran magnesium yaitu 2% dan 5%. 1. Analisis Data Teknik analisis data yang dipakai dalam penelitian ini menggunakan data diskriptif yang dilakukan dengan cara melukiskan dan merangkum hasil pengamatan dari hasil penelitian yang dilakukan. Data yang dihasilkan digambarkan dengan histogram sehingga lebih mudah untuk dibaca. Analisis data hasil pengujian variasi penambahan unsur magnesium (Mg) 2% dan 5% yang dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut: a. Analisis Pengujian Ketangguhan Impak Pengujian Ketangguhan impak yang dilakukan adalah pengujian dengan metode Charpy. Dimensi spesimen adalah 60mm x 10mm x 10mm dengan takikan 2mm berbentuk V. Pengujian ketangguhan impak Charpy dilakukan untuk mengetahui sifat liat dari bahan yang ditentukan dari banyaknya energi yang dibutuhkan untuk mematahkan batang uji dengan sekali pukul. Nilai kekuatan impak dapat dihitung dengan persamaan (Surdia dan Saito, 1995) (KI) = J/mm 2 b. Analisis Hasil Pengujian Kekerasan Pada hasil pengecoran aluminium akan dilakukan pengujian kekerasan dengan menggunakan spesimen variasi magnesium 2% dan 5%, sedangkan raw material digunakan sebagai pembandingnya. Dimensi spesimen adalah 25mm x 25mm x 25mm. Pengujian kekerasan dilakukan dengan metode Brinell menggunakan alat Universal Hardness Tester. Masingmasing spesimen akan mengalami uji kekerasan sebanyak tiga kali pada bagian yang berbeda yang dipilih secara acak, lalu ketiga hasil tersebut diratarata. Dengan indentor yang berbentuk bola dan disesuaikan dengan spesifikasi bahan yang digunakan, pada pengujian ini menggunakan indentor berdiameter (D) 2.5mm dengan perbandingan konstanta 5D 2, beban yang diberikan oleh indentor terhadap masing-masing spesimen sebesar kgf dengan

4 4 lama penekanan selama 5 detik. Angka kekerasan Brinell diketahui dengan persamaan (Edih Supardi, 1996:42) HB = (kgf/mm 2 ) c. Analisis Struktur Mikro Pada analisis struktur mikro aluminium cor menggunakan alat pengamat struktur mikro yaitu Metallurgical Microscop With Inverted (Olympus PME). Manfaat dari analisis ini adalah untuk mempelajari hubungan antara sifat-sifat bahan dengan struktur dan cacat pada bahan. Sebagai acuan besaran butir dari masing-masing spesimen maka digunakanlah raw material sebagai pembandingnya. d. Persiapan Eksperimen Sebelum penelitian dimulai, terlebih dahulu melakukan pengujian komposisi kimia terhadap aluminium yang akan digunakan. Setelah uji komposisi kimia dilakukan barulah proses pengecoran logam dapat dimulai untuk menghasilkan spesimen yang di inginkan. Urutan penelitian yang akan dilakukan adalah: 1) Mempersiapkan alat dan bahan. 2) Membuat pola dengan ukuran 25mm x 25mm x 25mm untuk spesimen pengujian kekerasan dan struktur mikro, dan 60mm x 10mm untuk spesimen pengujian Ketangguhan impak. 3) Membuat cetakan menggunakan pola yang telah dibuat. 4) Melebur material pada tungku peleburan, kemudian menuangkan aluminium cair ke dalam cetakan untuk membuat raw material. 5) Melakukan pembongkaran cetakan. 6) Mengulangi langkah 4 dan 5 dengan menambahkan magnesium sebanyak 2% dan 5%. 7) Membersihkan hasil pengecoran dari pasir cetak. 8) Meratakan dan menghaluskan permukaan spesimen yang akan di uji. 9) Melakukan pengujian kekerasan, struktur mikro dan kekuatan impact. e. Pelaksanaan Eksperimen 1) Pengujian kekerasan menggunakan Universal Hardness Tester dengan menggunakan indentor berdiameter 2,5mm, dengan perbandingan konstanta 5D 2, beban yang diberikan oleh indentor terhadap masing-masing spesimen sebesar kgf dengan lama penekanan selama 5 detik. 2) Pengamatan struktur mikro dilakukan dengan menggunakan Metallurgical Microscop With Inverted (Olympus PME) dengan pembesaran 100x pada masingmasing spesimen.

5 5 3) Pengujian kekuatan impact dilakukan dengan menggunakan alat uji impact Charpy. Energi yang diberikan sebesar 300 J, dengan berat alu 20kg dan panjang lengan 0,8m. HASIL PENELITIAN 1. Pengujian Kekerasan Brinell Data penelitian yang berjumlah 3 data yakni variasi magnesium dengan kadar 0% (raw material), variasi magneium dengan kadar 2% dan variasi magnesium dengan kadar 5%, Hasil pengujian kekerasan dapat dilihat pada gambar1. Berikut: Gambar 1. Hasil Pengujian Kekerasan Dari Gambar 1. dapat dilihat bahwa magnesium dapat meningkatkan nilai kekerasan. Hal tersebut berhubungan dengan ukuran butir aluminium, semakin kecil ukuran butir aluminium, maka jarak antar butirnya semakin rapat, sehingga spesimen tersebut menjadi semakin keras. Aluminium dengan penambahan unsur magnesium sebesar 5% memiliki nilai kekerasan paling tinggi. 2. Pengujian Ketangguhan Impak Data penelitian yang berjumlah 3 data yakni variasi magnesium dengan kadar 0% (raw material), variasi magneium dengan kadar 2% dan variasi magnesium dengan kadar 5%, Hasil pengujian ketangguhan impak dapat dilihat pada gambar 2. berikut : Gambar 2. Hasil Pengujian Ketangguhan Impak Dari gambar 2. Tersebut dapat dilihat bahwa keuletan spesimen semakin menurun seiring banyaknya unsur magnesium yang ditambahkan. Hal tersebut terjadi karena magnesium dapat menurunkan ukuran butir aluminium, sehingga ketika ukuran butir semakin kecil, maka daya ikat antar butir semakin lemah, sehingga keuletannya berkurang. 3. Pengujian Struktur Mikro Data penelitian yang berjumlah 3 data yakni variasi magnesium dengan kadar 0% (raw material), variasi magnesium dengan kadar 2% dan variasi magnesium dengan kadar 5%, Hasil pengujian struktur mikro dapat dilihat pada gambar 3. berikut :

6 Gambar 3. Hasil Foto Mikro dengan SIMPULAN Pembesaran 100x Dari penelitian yang telah dilaksanakan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: Aluminium Silicon (Si) Aluminium Silicon (Si) Aluminium Silicon (Si) 1. H asil pengujian Ketangguhan Impak asil pengujian kekerasan menunjukkan bahwa Velg Aluminium (Al -5,68 Si) (Raw material) mempunyai tingkat kekerasan yang paling rendah bila dibandingkan dengan hasil pengecoran aluminium dengan penambahan unsur magnesium (Mg) sebesar 2% dan 5%. 3. S truktur mikro dari hasil Velg Aluminium (Al-5,68 Si) (Raw material) yang digunakan mempunyai ukuran butir yang lebih besar dibandingkan dengan struktur mikro hasil pengecoran aluminium dengan penambahan unsur magnesium (Mg) sebesar 2% dan 5%. 4. H asil Penambahan Magnesium (Mg) sebesar 2% adalah yang paling baik digunakan karena tingkat kekerasannya terjadi kenaikan yang cukup tinggi, ketangguhan impaknya terjadi penurunan yang tidak terlalu drastis, ukuran butir struktur mikronya kecil/halus dibandingan dengan 6 Velg Aluminium (Al-5,68 Si) (Raw material) dan penambahan Magnesium (Mg) sebesar menunjukkan bahwa Velg Aluminium DAFTAR PUSTAKA (Al-5,68 Si) (Raw material) mempunyai Annual Book of American Society for Testing and Materials Standards E10-12, tingkat kekuatan yang paling tinggi bila 2012, Standard Test Method for dibandingkan dengan hasil pengecoran Brinell Hardness of Metallic Materials. aluminium dengan penambahan unsur Annual Book of American Society for Testing magnesium (Mg) sebesar 2% dan 5. and Materials Standards E3-95, 2. H 1995, Standard Practice for 5%.

7 7 Preparation of Metallographic Specimens. Arianto Leman. (2010). Perancangan Pengecoran Dalam Pelatihan Pengembangan Rintisan Pengecoran Skala Mini Bagi Guru- Guru SMK Di Yogyakarta. Arikunto, S. (2010). Prosedur Penelitian Suatu Pendekatan Praktik. Jakarta: Rineka Cipta. Dwiyanto. (2010). Pengaruh Perbedaan Casting Modulus Coran Terhadap Kekerasan Serta Struktur Mikro Hasil Proses Pengecoran Cetakan Pasir Paduan Aluminium. Digital Library Universitas Sebelas Maret,Surakarta. Fakultas Keguruan Dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Pedoman Penulisan Skripsi. Surakarta: UNS Pers. Girisha H. N. & K. V. Sharma.(2012). Effect Of Magnesium On Strength And Microstructure Of Aluminium Copper Magnesium Alloy. Diperoleh 27September 2014, dari %5CEffect-of-magnesium-on- strength-and-microstructure-of- Aluminium-Copper-Magnesiumalloy.pdf Selvaduray, G. Binary Phase Diagrams. Diperoleh 27September 2014, dari ray/page/phase/binary_p_d.pdf Sudjana, H. (2008). Teknik Pengecoran Logam Jilid Iuntuk SMK. Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.. (2008). Teknik Pengecoran Logam Jilid II untuk SMK. Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.. (2008). Teknik Pengecoran Logam Jilid III untuk SMK. Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan. Sugiyono. (2009). Metode Penelitian Kuantitatif, Kualitatif dan R & D. Bandung: Alfabeta. Surdia, T., Chijiiwa, K. (2000). Teknik Pengecoran Logam. Jakarta: Pradnya Paramita. Lutiyatmi. (2011). Pelayanan Pengujian.Diperoleh 27 September 2014, dari Muhammad. S.N. Pengaruh Penambahan Kadar Magnesium pada Aluminium Terhadap Kekuatan Tarik dan Struktur Mikro. Diperoleh 27September 2014, dari Pengaruh-Penambahan-Kadar- Magnesium-pada-Aluminium- Terhadap-Kekuatan-Tarik-dan- Struktur-Mikro.pdf