BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Alat dan Bahan 3.1.1 Alat Peralatan yang digunakan pada penelitian ini terbagi menjadi dua bagian. Bagian pertama mencakup peralatan pembuatan paduan Al-Si dengan penambahan kadar 2%, 4%, 6%, dan 8%wt Si. Bagian kedua mencakupi peralatan pengujian material Al-Si 1. Peralatan yang digunakan untuk pembuatan paduan Al-Si : a. Tungku peleburan Gambar 3.1 Tungku Peleburan. Tungku peleburan yang digunakan dalam penelitian adalah kowi atau krusibel seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.1, dimana dapur ini terbuat dari bahan tanah liat yang digiling halus dan dicampur dengan grafit 20%. Dapur ini terbuat dari tanah liat yang tahan api dan kemudian dibentuk periuk. Hasil pembakaran bahan bakar akan memanaskan dinding krusibel, yang kemudian mengalirkannya ke logam yang akan dilebur, dengan demikian pembakaran tidak langsung kontak dengan logam. Untuk proses peleburan alumunium dengan dapur kowi dilakukan dengan mengisi sekrap kemudian logam baru dan paduan dasar. Untuk menghemat waktu peleburan dan mengurangi kehilangan karena oksidasi, 23

24 logam yang akan dilebur dipotong kecil-kecil baru kemudian dipanaskan atau dilebur. b. Cetakan pasir untuk pembuatan spesimen. Gambar 3.2 Cetakan pasir Cetakan yang digunakan pada penelitian ini adalah cetakan pasir kering, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.2. Cetakan pasir ini dipilih karena akan memudahkan proses pembuatan spesimen. Cetakan ini dibuat dengan jalan memadatkan pasir yang berupa pasir alam atau pasir buatan yang mengandung tanah lempung. Pasir cetak harus lebih halus, karena untuk mendapatkan permukaan yang rata. c. Masker dan sarung tangan. Masker dan sarung tangan ini digunakan sebagai salah satu alat untuk keamanan dan keselamatan diri dalam proses penelitian, terutama pada saat melakukan pengetsaan karena banyak larutan yang berbahaya apabila mengenai kulit. Disamping itu bau larutan juga menyengat sehingga perlu penanganan yang baik dan benar. d. Amplas. Amplas digunakan untuk mengaluskan struktur permukaan spesimen sebelum dilakukan pengetsaan dalam pengamatan struktur mikro dan untuk meratakan spesimen pada pengujian kekerasan. Spesimen diamplas dengan amplas ukuran 100, 250, 450, 500, 800, 1000, 1200, 1500, 2000. Kemudian spesimen dipoles menggunakan autosol sampai mengkilap.

25 2. Peralatan yang digunakan untuk karakterisasi paduan Al-Si : a. Alat uji kekerasan (Brinell). Gambar 3.5 Alat uji kekerasan (Brinell) Gambar 3.5 alat uji kekerasan Brinell menggunakan tipe O.M.A.G AFFRI ITALY MOD 100 MR dengan indentor bola baja dengan ukuran diameter 2,5 mm dan beban sebesar 62,5 kg dan loading time selama 30 detik. Setelah diberi penekanan indentasi kemudian diamati bekas penekanan menggunakan mikroskop optik untuk menentukan diameter penekanan. b. Mikroskop Metalurgi UNION. Gambar 3.6 Mikroskop Metalurgi UNION. Gambar 3.6 menunjukkan mikroskop stereo digunakan untuk melihat dan melakukan pengukuran diameter bekas indentasi dari kekerasan Brinell.

26 Mikroskop yang digunakan adalah UNION, dengan perbesaran 0,8-11x dan tinggi benda kerja minimal yang dapat diuji adalah 20 mm. c. Alat Uji Tarik (UTM) Gambar 3.7 Universal Testing Machine (UTM). Universal Testing Machine (UTM) yang digunakan dalam penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 3.7. UTM digunakan untuk menguji kekuatan suatu bahan/material dengan cara memberikan beban gaya yang sesumbu. Benda kerja dicekam pada pencekam lalu ditarik secara perlahan hingga benda patah. Kemudian hasil perpatahan dianalisa. d. Alat uji mikro. Gambar 3.8 Alat uji mikro Euromex.

27 Alat uji mikro pada Gambar 3.8 merupakan alat untuk melihat struktur mikro dari spesimen komposit. Alat mikro yang ada di laboratorium material teknik mesin ini mempunyai perbesaran lensa okuler sebesar 10x dan perbesaran lensa obyektif sebesar 4x, 10x, 20x dan 40x. 3.1.2 Bahan Bahan-bahan yang digunakan pada proses pembuatan paduan Al-Si adalah a. Silikon. Gambar 3.9 Bongkahan Silikon Silikon merupakan bahan penambah dari paduan Al-Si. Sebelum ditambahkan ke dalam paduan dilakukan pengukuran terlebih dahulu sebesar 2%, 4%, 6%, dan 8% dari berat paduan. Silikon yang digunakan dalam penelitian ini berupa bongkahan seperti pada Gambar 3.9. b. Velg bekas. Gambar 3.10 Velg Bekas.

28 Velg bekas yang digunakan sebagai bahan dasar Al-Si terdiri dari berbagai macam ukuran dan spesifikasi, sehingga perlu dilakukan remelting keseluruhan bahan yang nantinya akan digunakan kemudian dilakukan pengujian spektrometri untuk mengetahui komposisi keseluruhan dari bahan aluminium yang akan digunakan. Velg bekas yang digunakan ditunjukkan pada Gambar 3.10. 3.2 Proses Pembuatan Paduan Al-Si Pembuatan paduan Al-Si dilakukan melalui berbagai macam tahap, dimana paduan Al-Si dicetak ke dalam cetakan sampel uji tarik yang ditunjukkan pada Gambar 3.11. Langkah-langkah untuk membuat paduan Al-Si adalah sebagai berikut : a. Menimbang silikon (Si) sebesar 2%, 4%, 6%, dan 8% dari berat total paduan Al-Si hasil remelting. b. Menyiapakan leburan aluminium. c. Menyiapkan cetakan pasir untuk pengujian tarik. d. Menuangkan silikon ke dalam paduan Al-Si sebesar 2%, 4%, 6% dan 8%. e. Mengaduk aluminium cair yang telah diberi silikon dengan kecepatan yang konstan. f. Menuangkan Al-Si cair kedalam cetakan, setelah padat lepaskan paduan Al-Si dari cetakan. Gambar 3.11 Spesimen uji.

29 3.3 Karakteristik Al-Si. 3.3.1 Pengujian kekerasan (Brinell). Pengujian kekerasan dalam penelitian ini menggunakan metode Brinell dengan standar pengujian ASTM E10. Ukuran spesimen pengujian kekerasan Brinell dituntukkan pada Gambar 3.12. Pengujian kekerasan dilakukan pada 5 titik yang berbeda untuk tiap perbandingan komposisi yang berbeda. Bentuk spesimen dibuat tabung dan permukaannya diamplas hingga permukaan rata dan halus. Indentor yang digunakan berupa bola baja dengan diameter 2,5 mm, load beban 62,5 kg dan loading time 30 detik. Tahapan pengujian kekerasan adalah sebagai berikut: a. Persiapan spesimen dengan mengamplas hingga halus dan memiliki bidang yang rata atas maupun bawah nya. b. Menyiapkan alat uji kekerasan dengan memasang indentor dengan diameter 2,5 mm dengan beban 62,5 kg dan loading time 30 detik. c. Pengujian dilakukan pada 5 titik yang berbeda. Indentasi yang ditinggalkan pada spesimen dihitung diameternya dengan menggunakan mikroskop. Setelah diameter indentasi didapatkan, lakukan perhitungan menggunakan persamaan 2.2. d. Mengulangi langkah a-c untuk variasi persentase silikon lainnya. Gambar 3.12 Ukuran Spesimen Uji Kekerasan.

14 mm 30 3.3.2 Pengujian Tarik. Pengujian tarik dalam penelitian ini menggunakan standar JIS Z 2201 seperti pada Gambar 3.13. Pengujian tarik dilakukan dengan menarik benda hingga patah. Tahapan pengujian tarik adalah sebagai berikut : a. Menandai daerah L 0 pada benda kerja sejauh 100 mm. b. Mesin uji UTM dihidupkan. c. Mengatur posisi rahang dan bawah dengan menekan tombol pengatur. d. Menyesuaikan bentuk cekam dengan spesimen. e. Memulai pembebanan. f. Mengamati grafik load position pada layar. g. Menghentikan penekanan pada saat grafik menunjukkan batas yield. h. Melepaskan penekanan UTM. i. Mengambil spesimen uji dari mesin UTM. j. Melakukan perhitungan menggunakan persamaan 2.1. k. Mengulangi langkah a-j untuk variasi persentase silikon lainnya. R15 R15 50 mm 60 mm Gambar 3.13 Ukuran Spesimen Uji Tarik

31 3.3.3 Pengamatan Struktur mikro. Pengujian metalografi adalah suatu teknik atau ilmu untuk melihat struktur mikro dan makro material. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui struktur makro penampang patahan spesimen uji tarik. Selain itu, dengan pengujian ini dapat diketahui pula distribusi penyebaran partikel pada paduan aluminium silikon. Larutan etsa yang digunakan adalah 2 ml HF, 3 ml HCl, 5 ml HNO 3, 190 ml aquades. (ASTM E407). 3.4 Diagram Alir Penelitian Metode penelitian yang digunakan dengan membuat spesimen, diuji, dan dievaluasi dengan diagram alir, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.14 Gambar 3.14 Diagram alir percobaan.