STUDI PENGARUH TEKANAN DAN KOMPOSISI CAMPURAN PADA PROTOTIPE PISTON KOMPOSIT DENGAN PENGUAT SILIKON KARBIDA (SiC) MENGGUNAKAN METODE SQUEEZE CASTING

dokumen-dokumen yang mirip
Gardan. Vol. 5 No. 1, Oktober

Gardan. Vol. 4 No. 1, Agustus

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

KETAHANAN AUS DAN KEKERASAN KOMPOSIT MATRIK ALUMINIUM (AMCS) PADUAN ALUMINIUM Al-Si DITAMBAH PENGUAT SiC DENGAN METODE STIR CASTING

ANALISA PENGARUH PENGECORAN ULANG TERHADAP SIFAT MEKANIK PADUAN ALUMUNIUM ADC 12

STUDI KEKUATAN IMPAK PADA PENGECORAN PADUAL Al-Si (PISTON BEKAS) DENGAN PENAMBAHAN UNSUR Mg

PENGARUH PENAMBAHAN Mg TERHADAP SIFAT KEKERASAN DAN KEKUATAN IMPAK SERTA STRUKTUR MIKRO PADA PADUAN Al-Si BERBASIS MATERIAL PISTON BEKAS

PENGEMBANGAN MEKANISME DAN KUALITAS PRODUKSI SEPATU KAMPAS REM BERBAHAN ALUMUNIUM DAUR ULANG DENGAN METODE PENGECORAN SQUEEZE

PENGARUH TEKANAN INJEKSI PADA PENGECORAN CETAK TEKANAN TINGGI TERHADAP KEKERASAN MATERIAL ADC 12

PENGARUH TEMPERATUR TUANG DAN TEMPERATUR CETAKAN PADA HIGH PRESSURE DIE CASTING (HPDC) BERBENTUK PISTON PADUAN ALUMINIUM- SILIKON

Momentum, Vol. 10, No. 2, Oktober 2014, Hal ISSN

Pengaruh Tekanan, Temperatur Die Pada Proses Squeeze Casting Terhadap Kekerasan dan Struktur Mikro Pada Material Piston Berbasis Material Piston Bekas

ANALISA STRUKTUR MIKRO DAN SIFAT MEKANIK PADUAN ALUMINIUM HASIL PENGECORAN CETAKAN PASIR

KARAKTERISTIK LAJU KEAUSAN KOMPOSIT AlSiTiB/SiC DAN AlSiMgTiB/SiC Sulardjaka 1,a*, Saefi,b

PENGARUH TEKANAN, TEMPERATUR DIE PADA PROSES SQUEEZE CASTING TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO PISTON BERBASIS MATERIAL BEKAS

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

PENGARUH PERSENTASE BERAT SERBUK SiC TERHADAP KEKERASAN DAN KEKUATAN BENDING KOMPOSIT DENGAN MATRIK AlSiTiB YANG DIPERKUAT SERBUK SiC

ISSN hal

ANALISIS KEGAGALAN PISTON SEPEDA MOTOR BENSIN 110 cc

Jl. Prof. Sudharto, SH., Tembalang-Semarang 50275, Telp * Abstrak. Abstract

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengaruh Waktu Penahanan Artificial Aging Terhadap Sifat Mekanis dan Struktur Mikro Coran Paduan Al-7%Si

ANALISIS PENGARUH KANDUNGAN SIC, TEMPERATUR CAIRAN, KECEPATAN PUTAR DAN DURASI WAKTU PENGADUKAN PADA KEKUATAN TARIK KOMPOSIT AL-SIC

ANALISA PENGARUH PENAMBAHAN MG PADA KOMPOSIT MATRIK ALUMINIUM REMELTING

Perbaikan Sifat Mekanik Paduan Aluminium (A356.0) dengan Menambahkan TiC

SEMINAR NASIONAL ke 8 Tahun 2013 : Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi

Gugun Gumilar Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin Universitas Gunadarma Depok. Abstraksi

Pengaruh Perlakuan Panas Dengan Air Dan Oli Terhadap Kekuatan Impact (Benturan) Bahan Piston Dan Cylinder Liner ABSTRAK

PENGARUH TEMPERATUR TUANG DAN KANDUNGAN SILICON TERHADAP NILAI KEKERASAN PADUAN Al-Si

Momentum, Vol. 12, No. 1, April 2016, Hal ISSN , e-issn

PENGARUH DEOKSIDASI ALUMINIUM TERHADAP SIFAT MEKANIK PADA MATERIAL SCH 22 Yusup zaelani (1) (1) Mahasiswa Teknik Pengecoran Logam

ANALISIS STRUKTUR MIKRO CORAN PENGENCANG MEMBRAN PADA ALAT MUSIK DRUM PADUAN ALUMINIUM DENGAN CETAKAN LOGAM

BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN. Pembuatan spesimen dilakukan dengan proses pengecoran metode die

VARIASI PENAMBAHAN FLUK UNTUK MENGURANGI CACAT LUBANG JARUM DAN PENINGKATAN KEKUATAN MEKANIK

ANALISA PERBEDAAN SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO PADA PISTON HASIL PROSES PENGECORAN DAN TEMPA

PENGARUH VARIASI KECEPATAN PUTAR DALAM METODE STIR CASTING TERHADAP DENSITAS DAN POROSITAS Al- SiC UNTUK APLIKASI BLOK REM KERETA API

Momentum, Vol. 10, No. 2, Oktober 2014, Hal ISSN

KAJIAN SIFAT FISIS DAN MEKANIS MATERIAL KOMPOSIT DENGAN MATRIK AlSiMg DIPERKUAT DENGAN SERBUK SiC

PENGARUH PERLAKUAN PANAS TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS MATERIAL MODEL CHASSIS BERBASIS Al-Si-Mg HASIL PENGECORAN HIGH PRESSURE DIE CASTING

ANALISA SIFAT MEKANIS PISTON BEKAS HASIL PROSES TEMPA

STUDI BAHAN ALUMUNIUM VELG MERK SPRINT DENGAN METODE TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS

BAB IV HASIL DAN ANALISA. Gajah Mada, penulis mendapatkan hasil-hasil terukur dan terbaca dari penelitian

PENGARUH WAKTU PENGELASAN GMAW TERHADAP SIFAT FISIK MEKANIK SAMBUNGAN LAS LOGAM TAK SEJENIS ANTARA ALUMINIUM DAN BAJA KARBON RENDAH

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

BAB I PENDAHULUAN. tinggi,menyebabkan pengembangan sifat dan karakteristik aluminium terus

PENGARUH PERSENTASE BERAT SiC TERHADAP SIFAT MEKANIS PADUAN Al-Si- Mg-TiB YANG DIPERKUAT SERBUK SiC

PENGARUH UNSUR SILIKON PADA ALUMINIUM ALLOY (Al Si) TERHADAP SIFAT MEKANIS DAN STRUKTUR MIKRO

Pengaruh Variasi Fraksi Volume, Temperatur, Waktu Curing dan Post-Curing Terhadap Karakteristik Tekan Komposit Polyester - Hollow Glass Microspheres

KAJIAN SIFAT FISIS DAN MEKANIS MATERIAL KOMPOSIT DENGAN MATRIK AlSiMg DIPERKUAT DENGAN SERBUK SiC

BAB I PENDAHULUAN. tentang unsur tersebut. Berikut potongan ayat tersebut :

STUDI PENGARUH TEMPERATUR DAN WAKTU AGING TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN MIKROSTRUKTUR KOMPOSIT

PENGARUH PUTARAN TERHADAP LAJU KEAUSAN Al-Si ALLOY MENGGUNAKAN METODE PIN ON DISK TEST

ANALISA KETANGGUHAN KOMPOSIT ALUMINIUM BERPENGUAT SERBUK SiC

SEMINAR NASIONAL ke-8 Tahun 2013 : Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi

STUDI KEKUATAN IMPAK DAN STRUKTUR MIKRO BALL MILL DENGAN PERLAKUAN PANAS QUENCHING

PENGARUH PENAMBAHAN Mg DAN PERLAKUAN PANAS TERHADAP SIFAT FISIK MEKANIK KOMPOSIT MATRIKS ALUMINIUM REMELTING PISTON BERPENGUAT SiO 2

PENGUJIAN KEKUATAN TARIK PRODUK COR PROPELER ALUMUNIUM. Hera Setiawan 1* Gondangmanis, PO Box 53, Bae, Kudus 59352

Simposium Nasional RAPI XI FT UMS 2012 ISSN :

PENGARUH Cu PADA PADUAN Al-Si-Cu TERHADAP PEMBENTUKAN STRUKTUR KOLUMNAR PADA PEMBEKUAN SEARAH

PENGARUH PENAMBAHAN NIKEL TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN KEKERASAN PADA BESI TUANG NODULAR 50

Pengaruh Variasi Komposisi Kimia dan Kecepatan Kemiringan Cetakan Tilt Casting Terhadap Kerentanan Hot Tearing Paduan Al-Si-Cu

Studi Pengaruh Temperatur Tuang Terhadap Sifat Mekanis Pada Pengecoran Paduan Al-4,3%Zn Alloy

18.1 Sandwich Panel Honeycomb sandwich

ABSTRAK dan EXECUTIVE SUMMARY PENELITIAN DISERTASI DOKTOR

PEMBUATAN MATERIAL KOMPOSIT MATRIKS PADUAN Al 6,2%Mg/Al 2 O 3(p) DENGAN PROSES STIRR-CASTING

UNIVERSITAS DIPONEGORO

PENGARUH KOMPOSISI Mg DAN SiC TERHADAP SIFAT KEKERASAN KOMPOSIT AlSi-SiC YANG DIBUAT DENGAN PROSES SEMI SOLID STIR CASTING

TUGAS PENGETAHUAN BAHAN TEKNIK II CETAKAN PERMANEN

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah

PENGEMBANGAN MATERIAL BAJA COR TAHAN PANAS SCH 22 DENGAN MODIFIKASI MOLYBDENUM

PENGARUH JARAK DARI TEPI CETAKAN TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN KEKERASAN PADA CORAN ALUMINIUM

DYAN YOGI PRASETYO I

BAB I PENDAHULUAN. Aluminium (Al) adalah salah satu logam non ferro yang memiliki. ketahanan terhadap korosi, dan mampu bentuk yang baik.

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

ANALISIS HASIL PENGECORAN SENTRIFUGAL DENGAN MENGGUNAKAN MATERIAL ALUMINIUM

TIN107 - Material Teknik #9 - Metal Alloys 1 METAL ALLOYS (1) TIN107 Material Teknik

PENGARUH PERSENTASE BERAT SERBUK SiC TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN KETANGGUHAN IMPAK PADA KOMPOSIT AlSiMgTiB-SiC PRODUK HPDC

Kekuatan Tarik Dan Porositas Silinder Al-Mg-Si Hasil Die Casting Dengan Variasi Tekanan

BAB IV HASIL DAN ANALISA. pengujian komposisi material piston bekas disajikan pada Tabel 4.1. Tabel 4.1 Hasil Uji Komposisi Material Piston Bekas

PENGARUH TEMPERATUR CETAKAN PADA PENGECORAN SQUEEZE TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS ALMINIUM DAUR ULANG (Al 6,4%Si 1,93%Fe)

KARAKTERISASI BAJA ARMOUR HASIL PROSES QUENCHING DAN TEMPERING

PENGARUH UNSUR Mn PADA PADUAN Al-12wt%Si TERHADAP SIFAT FISIK DAN MEKANIK LAPISAN INTERMETALIK PADA FENOMENA DIE SOLDERING SKRIPSI

PERUBAHAN STRUKTUR MIKRO DAN KEKERASAN PADUAN Co-Cr-Mo-C-N PADA PERLAKUAN AGING

Pengaruh Temperatur Bahan Terhadap Struktur Mikro

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Analisa Pengaruh Variasi Temperatur Tuang Pada Pengecoran...

PENGARUH PENAMBAHAN UNSUR SILIKON (Si) PADA ALUMINIUM PADUAN HASIL REMELTING VELG SEPEDA MOTOR TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS SKRIPSI

PENGARUH SILIKON DAN FOSFOR DISEKITAR EUTEKTIK POINT ALUMUNIUM TERHADAP PENYUSUTAN

PENGARUH TEMPERATUR CETAKAN LOGAM TERHADAP KEKERASAN PADA BAHAN ALUMINIUM BEKAS

PENGARUH PERLAKUAN PANAS T6 TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS MATERIAL MODEL PROPELLER SHAFT BERBAHAN DASAR ALUMINIUM SERI 6063 HASIL PENGECORAN HPDC

UJI PERFORMASI DISC BRAKE SEPEDA MOTOR MATERIAL KOMPOSIT MATRIKS ALUMINIUM BERPENGUAT PARTIKEL KERAMIK

UNIVERSITAS DIPONEGORO

PENGARUH PENAMBAHAN TEMBAGA (Cu) TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO PADA PADUAN ALUMINIUM-SILIKON (Al-Si) MELALUI PROSES PENGECORAN

PENGARUH PERLAKUAN PANAS DOUBLE TEMPERING TERHADAP SIFAT MEKANIK MATERIAL AISI 4340

KARAKTERISASI BLOK REM KERETA API BERBAHAN BESI COR DAN Al-SiC BERDASARKAN KEKUATAN UJI TARIK DAN HARGA IMPAK. Senen *), AP.

PENGARUH PARAMETER STIR CASTING TERHADAP SIFAT MEKANIK ALUMUNIUM MATRIX COMPOSITE (AMC)

TUGAS AKHIR. BIDANG TEKNIK PRODUKSI DAN PEMBENTUKAN MATERIAL PENGARUH PENAMBAHAN LARUTAN MnCl2.H2O TERHADAP SIFAT MEKANIK PADUAN ALUMINIUM AA 7075

Transkripsi:

Prosiding SNATIF Ke-1 Tahun 201 4 ISBN: 978-602-1180-04-4 STUDI PENGARUH TEKANAN DAN KOMPOSISI CAMPURAN PADA PROTOTIPE PISTON KOMPOSIT DENGAN PENGUAT SILIKON KARBIDA (SiC) MENGGUNAKAN METODE SQUEEZE CASTING Radimin 1 *, Fuad Abdillah 2 *Pendidikan Teknik Mesin-Fakultas Pendidikan Teknologi dan Kejuruan- IKIP Veteran Semarang Jl. Pawiyatan Luhur IV No. 17 Semarang 50235 E-mail : radiminph@yahoo.com Abstrak Aluminium berkembang 29 juta ton per tahun, untuk 22 juta ton aluminium baru dan 7 juta ton daur ulang skrap aluminium. Penggunaan aluminium daur ulang secara ekonomi dan lingkungan sangat menarik. Kebutuhan aluminium di Indonesia per tahun mencapai 200.000-300.000 ton dengan harga US$ 1.951,50 per ton. Padahal bijih aluminium merupakan bahan tambang yang persediannya terbatas. Apabila dikaitkan penggunaan piston dengan jumlah kendaraan di Indonesia, pada tahun 2011 mencapai 85.601.351 buah. Untuk penggantian kerusakan piston setiap tahunnya 3-4% dan berat piston rata-rata 3 ons. Seandainya dikalikan jumlah piston yang diganti mencapai 16.306,5 ton. 1 ton aluminium dengan harga US$ 1.951,50, berarti jumlah uang keseluruhan US$ 31.822.134 (Rp 315 Milyar). Tujuan penelitian untuk pembuatan prototipe piston komposit dari limbah piston dengan penambahan silikon karbida (SiC) dan magenesium menggunakan metode stir casting dan squeeze casting. Komposisi campuran dengan kode K1, K2, dan K3. Sebagai kontrol piston Daihatsu Hijet 1000. Tekanan squeeze casting dengan variasi 400, 600, dan 800 MPa. Hasil pengujian komposisi kimia limbah piston untuk kandungan Al dan Si masih dibawah komposisi kimia dari piston asli, sehingga perlu penambahan material silikon karbida (SiC) dan Magnesium (Mg) untuk menambah kekuatan mekanis. Pengujian strukturmikro SEM nampak perbedaan pada ikatan antarmuka antara matrik dan penguat SiC. Komposisi campuran K3 dengan tekanan 800 MPa memiliki ikatan antarmuka matrik dan penguat lebih sempurna. Matrik alumunium mampu menyelimuti permukaam SiC. Hasil strukturmikro mendukung terhadap hasil kekerasan. kekerasan menyamai kekerasan piston Daihatsu Hijet-1000 sebesar 76 HRB. maka bisa direkomendasikan untuk pembuatan prototipe piston komposit Kata kunci: Aluminium, piston, komposit, silikon karbida, squeeze casting 1. PENADAHULUAN Material aluminium tinggal 8% di kerak bumi (Verstraeten., 2008). Permintaan di seluruh dunia untuk aluminium berkembang 29 juta ton per tahun, untuk 22 juta ton aluminium baru dan 7 juta ton daur ulang skrap aluminium. Penggunaan aluminium daur ulang secara ekonomi dan lingkungan sangat menarik (Francis., 2012). Dibutuhkan 14.000 kwh untuk menghasilkan 1 ton aluminium baru, sebaliknya dibutuhkan hanya 5% untuk daur ulang per ton aluminium. Tidak ada perbedaan kualitas antara paduan aluminium murni dan daur ulang, membuat penggunaanya aluminium paling banyak digunakan setelah baja (Aalco., 2013). Kebutuhan aluminium di Indonesia per tahun mencapai 200.000-300.000 ton dengan harga US$ 1.951,50 per ton (Agus., 2013). Penggunaan aluminium pada industri otomotif terus meningkat sejak tahun 1980. Banyak komponen otomotif yang terbuat dari paduan aluminium, diantaranya piston, blok mesin, cylinder head, valve dan lain sebagainya (Budinski., 2001). Piston merupakan salah satu dari spare part untuk kendaraan bermotor yang sangat vital dan sering dilakukan pergantian setiap overhould (Solechan, 2010). Kerusakan piston diakibatkan oleh keausan dikarenakan kondisi kerja piston menahan suhu tinggi, tekanan besar dan gaya gesek kontinyue dalam jangka waktu lama (Nurhadi, 2010). Menyebabkan komponen piston perlu dilakukan penggantian sesuai penggunaan (Fuad., 197

Prosiding SNATIF Ke -1 Tahun 201 4 ISBN: 978-602-1180-04-4 2010). Piston terbuat dari paduan aluminium dan silikon memiliki daya tahan terhadap korosi, abrasi, ulet, dan kekuatan tinggi tetapi kekerasan rendah (Cole., 1995). Beberapa inovasi telah dikembangkan dalam pembuatan piston melalui proses pengecoran, diantaranya pengecoran gravitasi, cetak tekan (squeeze casting), stircasting, metalurgi serbuk dan centrifugal casting (Zamheri., 2011). Kelemahan hasil pengecoran gravitasi yaitu banyak porositas dan kekuatan rendah (Radimin, 2012). Proses metalurgi serbuk dari segi impuriti dan energi sangat rendah tetapi proses dan perlakuan terhadap serbuk rumit (Toto., 2009). Pengecoran squeeze casting dapat meminimalkan porositas, penyusutan, kekuatan mekanik tinggi, hemat logam, biaya rendah dan bentuk akhir mendekati dimensi yang diinginkan (Shoujiang, 2007). Kekuatan dan keuletan aluminium masih dibawah standar piston, sehingga perlu diciptakan material yang lebih unggul (Fuad., 2010). Material unggul didapat dari penggabungan dua atau lebih material, dan sering disebut komposit (Martin, 2011). Komposit matrik aluminium (AMCs) banyak digunakan dalam pembuatan piston (Carli., 2012). Komposit terdiri dari paduan aluminium dan silikon karbida (SiC). Aluminium sebagai matrik dan SiC sebagai penguat (reinforced), biasanya dalam bentuk partikulat atau serat. Untuk piston komposit memiliki campuran matrik 88% dan penguat 12%, dapat meningkatkan kekuatan sifat mekanik 100 % (Mahadevan, 2008). Batas campuran volume fraksi penguat tidak boleh lebih dari 30%, karena dapat menyebabkan kerapuhan dan aliran cor rendah (M.K. Surappa., 2003). Sedangkan diameter partikel SiC semakin kecil akan meningkatkan kekerasan dan mengurangi keausan piston (Z.F. Zhang, et.al., 2006). Kurzawa (2008), membuat piston AMCs atau komposit matrik aluminium dari paduan aluminium Al-Si ditambah penguat SiC dengan perbandingan 80% Al-Si dan 20% SiC menggunakan metode squeeze casting. Diameter partikel SiC 1,8 µm, penekanan 100 ton dan kecepatan penekanan 5 m/s. Hasilnya porositas 2%, kekerasan meningkat 200% dan permukaan halus. Limbah aluminium ditambah SiC menggunakan metode squeeze casting dengan penguat partikel dan fiber dapat meningkatkan kekuatan tarik 225%, kekerasan 150% dan porositas 5% (Shoujiang., 2013). Agar piston hasil daur ulang bisa digunakan dengan baik dan aman, maka perlu dilakukan heat treatment (perlakuan panas) untuk memperbaiki sifat material (Fuad., 2010). Dari latar belakang diatas, riset fokus pada pembuatan prototipe piston komposit dari limbah piston dengan penambahan silikon karbida (SiC) dan magnesium (Mg) menggunakan metode squeeze casting. Diharapkan piston komposit dapat menambah performa kerja mesin, tahan lama, mempunyai nilai jual tinggi dan menggurangi limbah piston. 2. METODOLOGI Riset yang diusulkan mengikuti diagram alir pada Gambar 1. Pertama membuat cetakan piston komposit dari mengukur dimensi piston untuk dikonversi ke CAD. Hasil gambar dari CAD dibuat cetakan piston komposit dengan mesin bubut Computer Numerical Control (CNC). Bentuk dimensi disesuaikan dengan piston Daihatsu Hijet-1000. Kedua penimbangan komposisi material piston komposit mulai dari limbah piston, bubuk SiC, dan magnesium. Proses pembuatan piston komposit menggunakan metode stir casting dan squeeze casting. Ketiga pengujian karakteristik dan sifat mekanik piston komposit dari uji komposisi kimia, metalurgrafi, dan kekerasan. Proses pembuatan piston komposit dengan variasi komposisi campuran 89% piston bekas + 6 % SiC + 5% Mg kode K1, 83% piston bekas + 12% SiC +8 % Mg kode K2, 77% piston bekas + 18 % SiC + 11% Mg kode K3, dan piston asli kode A. Tekanan squeeze casting pada pembuatan piston komposit memakai variasi 400, 600, dan 800 MPa. Proses peleburan pada suhu 700 o C, tetapi waktu memasukan serbuk SiC dengan ukuran butir 40 µm pada suhu 550 o C. Sebelumnya SiC dipanaskan dulu pada suhu 700 o C untuk menghilangkan kandungan air (H 2 O). Preheating cetakan pada suhu 450 o C, dan putaran pengadukan pada mesin stir casting 200 rpm. Proses pembuatan spesimen piston komposit ditunjukan pada Gambar 2, hasil yang paling optimal dari komposisi campuran dan tekanan squeeze casting yang nantinya digunakan untuk pembuatan prototipe piston komposit. Pengujian piston komposit mulai dari komposisi kimia, metalurgrafi dengan Scanning electron microscope (SEM), dan pengujian kekerasan. Hasil pengujian ini dikomparasikan dengan piston asli Daihatsu Hijet-1000. Pembuatan spesimen berbentuk silinder dengan ukuran diameter 20 mm dan tinggi 80 mm. Pemotongan spesimen dibagi tiga, yaitu atas, tengah, dan bawah sehingga mewakili seluruh spesimen komposit. 198

Prosiding SNATIF Ke-1 Tahun 201 4 ISBN: 978-602-1180-04-4 Gambar 1. Diagram Alir Penelitian Pengujian komposisi kimia menggunakan standar pengujian ASTM E 415 dengan ketebalan spesimen minimal 5 mm. Pengujian SEM dengan referesensi standart pembuatan spesimen ASM volume 9, sedangkan pengujian kekerasan menggunakan Rokwell Hardness dengan standar pengujian ASTM E18. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.2 Pengujian Komposisi Kimia Hasil uji komposisi menunjukkan bahwa material piston original Daihatsu Hi-Jet 1000 mempunyai unsur paduan utama 84,19% Al dan 10,7% Si. Limbah piston mengandung unsur paduan utama 86,27% Al dan 7,98% Si. Adapun hasil lengkap pengujian komposisi material disajikan pada Tabel 1. 199

Prosiding SNATIF Ke -1 Tahun 201 4 ISBN: 978-602-1180-04-4 Tabel 1. Hasil uji komposisi material piston original, limbah piston, dan AA.333.0 Paduan Piston Daihatsu Hijet 1000 Limbah Piston AA. 333.0 Al i Fe Cu Mn Mg r Ni Zn Ti 84.19 10.7 0.465 0.981 0.041 1.15 0.032 2.29 0.016 0.078 86,27 7,98 1,50 1,40 0,421 0,954 0,078 0,694 0,922 0,027 84.0-86.0 8.0-10.0 1.0 3.0-4.0 0.50 0.05-0.50-0.50-0.25 Sumber : Pengujian di POLMAN Ceper Klaten Komposisi paduan material piston original Daihatsu dapat dikelompokkan kedalam paduan aluminium AA. 333.0 (ASM Volume 3: 1992). Sedangkan limbah piston dibawah standar. Berdasarkan diagram fasa material piston original Daihatsu terletak didaerah hypoeutectic dengan strukturmikro di dominasi aluminium yang ditampilkan pada Gambar 3 sebagai berikut. Gambar 3. Diagram fasa paduan Al-Si dan strukturmikro (ASM Volume 3: 1992, 1992) Hasil uji komposisi kimia terdapat perbedaan unsur paduan Al dan Si antara hasil pengujian limbah piston dengan meterial piston Daihatsu. Perbedaan ini cukup signifikan, karena limbah piston belum masuk dalam batas standar paduan aluminium AA. 333.0 (ASM Vol 3, 1992). Sehingga dari hasil studi piston bekas dapat disimpulkan komposisi kimia hasil limbah piston bekas khususnya untuk kandungan % Si masih dibawah komposisi piston Daihatsu dan standar paduan aluminium AA. 333.0. Limbah piston bekas tidak bisa didaur ulang secara langsung sebagai material piston. Agar limbah piston bekas dapat dimanfaatkan menjadi material piston perlu 200

Prosiding SNATIF Ke-1 Tahun 201 4 ISBN: 978-602-1180-04-4 dilakukan usaha perbaikan kualitas hasil coran, khususnya kualitas kekerasan, komposisi kimia dan struktur mikro yang merupakan struktur dasar material piston. Salah satu usaha yang bisa dilakukan adalah dengan penambahan material silikon karbida (SiC) dan magnesium (Mg). 3.3 Pengujian SEM Metalurgrafi piston komposit digunakan untuk mengamati penyebaran komposisi campuran komposit. Spesimen dipatahkan untuk melihat strukturmikro piston komposit dengan menggunakan SEM. Terlihat hasil foto strukturmikro pada komposisi campuran K1 dengan tekanan squeeze casting 800 MPa pada Gambar 4. Nampak butiran SiC yang berbentuk butiran tidak seragam dengan ukuran butir rata-rata 40 µm. Ikatan permukaan SiC dengan aluminium kurang kuat dan butiran tidak diselimuti matrik aluminium yang diperlihatkan pada Gambar 4.a dengan pembesaran 500x. Ini disebabkan antarmuka matrik tidak memiliki wetting agent atau reaksi pengikat antara aluminium dan SiC. Walaupun sudah ada penambahan magnesium sebagai wetting agent tetapi tidak mampu mebasahi butiran SiC (Anastasia Sahari, 2009). Gambar 4.b memperlihatkan dengan jelas dominasi penguat butiran SiC lebih besar dibanding matrik aluminium, dan hanya sedikit matrik aluminium yang mampu menyelimuti butiran SiC. Peningkatan tekanan squeeze casting sampai 800 MPa tidak mampu menyatukan antarmuka antara penguat dan matrik, namun tekanan squeeze casting dapat meningkatkan kekerasan dan densitas piston komposit (Hasan Z, 2008). a) Pembesaran 500 x b) Pembesaran 900 x Gambar 4. Strukturmikro piston komposit K1 tekanan 800 MPa, a) pembesaran 500x dan b) pembesaran 900x Bertambahnya kandungan magnesium sebesar 8% wt Mg pada komposisi campuran K2 yaitu 83% piston bekas + 12% SiC dengan tekanan squeeze casting 800 MPa mampu meningkatkan ikatan antarmuka matrik dan penguat, dimana diperlihatkan pada Gambar 5a dengan pembesaran 500x. Terlihat unsur magnesium membasahi permukaan silikon karbida dengan warna hitam dan mengikilat. Magnesium (Mg) mampu sebagai wetting agent pada komposisi campuran K2. Magnesium meningkatkan pembasahan antara matrik dan penguat dengan cara menurunkan tegangan permukaaan antara keduanya (Lutfi & Sukron., 2010). Gambar 5.b dengan pembesaran 900x menampakan matrik aluminium dari piston bekas menyelimuti seluruh permukaan SiC. Dibandingkan dengan komposisi campuran K1, dan untuk komposisi campuran K2 lebih baik. a) Pembesaran 500 x b) Pembesaran 900 x Gambar 5. Strukturmikro piston komposit K2 tekanan 800 MPa, a) pembesaran 500x dan b) pembesaran 900x Strukturmikro komposisi campuran K3 dengan tekanan paling tinggi 800 MPa menampakan ikatan antarmuka matrik dan penguat lebih sempurna yang terlihat pada Gambar 6a dengan 201

Prosiding SNATIF Ke -1 Tahun 201 4 ISBN: 978-602-1180-04-4 pembesaran 500x. Bertambahnya kandungan unsur magensium sebesar 11% wt Mg mampu membasahi permukaan SiC. Gambar 6b hampir seluruh permukaan SiC diselubungi matrik aluminium yang berwarna putih. Penambahan magnesium (Mg) pada pembuatan aluminium matrik komposit dapat meningkatkan pembasahan dan daya lekat antara matrik dan penguat dengan membentuk fasa spinel MgAl 2 O 4 dan MgO pada daerah antarmuka matrik aluminium dan panguat SiC (Sanggahaleh et,al., 2009). Fasa spinel dapat meruduksi tegangan permukaan antara matrik dan penguat, sehingga dapat meningkatkan daya lekatnya. Daya lekat antara matrik dan penguat berkaitan dengan kemampuan komposit mendistribusikan gaya luar dari matrik menuju penguat secara merata. Daya lekat dipengaruhi penambahan Mg untuk meningkatkan sifat mekanis aluminium matrik komposit (Geng lin et.al., 2010) a) Pembesaran 500 x b) Pembesaran 900 x Gambar 6. Strukturmikro piston komposit K3 tekanan 800 MPa, a) pembesaran 500x dan b) pembesaran 900x 3.4 Pengujian Kekerasan Pengujian kekerasan dilakukan lima kali penekanan identer dengan posisi penekanan merata pada spesimen. Pengujian menggunakan Rockwell kelas B dengan identer ball 1/16 beban 100 kg selama 30 detik. Spesimen material piston komposit campuran K1, K2. K3 dan A. Penambahan magnesium juga bertambah mulai dari 5, 8, dan 11% wt Mg. Untuk hasil pengujian spesimen material piston komposit ditunjukan pada Tabel 2. Hasil kekerasan piston komposit dipengaruhi tekanan squeeze casting dan penambahan silikon karbida dan megnesium. Pada tekanan 800 Mpa untuk komposisi campuran K3 memiliki kekerasan yang paling optimal dan mendekati kekerasan spesimen piston asli (A). Tabel 2. Hasil pengujian kekerasan spesimen piston komposit Komposisi Piston Komposit dan Kode 89% PB + 6 % SiC + 5% Mg (K1) 83% PB + 12% SiC + 8% Mg (K2) 77% PB + 18 % SiC + 11% Mg (K3) Kontrol (A) (Piston Daihatsu Genuine Part) 400 MPa Hasil Kekerasan ( HRB) 600 MPa 47,25 52,37 59,43 53,55 60,54 68,06 61,21 70,85 76,75 76,0 800 MPa Tekanan squeeze casting proses pembuatan spesimen piston komposit berpengaruh terhadap kekerasan material (Duskiardi, 2002). Pada tekanan 400 Mpa untuk komposisi campuran K1, K2, dan K3 memiliki kekerasan paling rendah, dengan meningkatkan tekanan squeece 202

Prosiding SNATIF Ke-1 Tahun 201 4 ISBN: 978-602-1180-04-4 casting menjadi 800 MPa, menambah kekerasan material piston komposit rata-rata naik 20%, yang mana bisa dilihat digrafik pada Gambar 7. Selain tekanan squeeze casting komposisi campuran sangat berpengaruh terhadap kekerasan. Bertambahnya kanduang SiC dan magenesium menambah kekerasan spesimen piston komposit (Zamheri A, 2011). Komposisi campuran K3 dan tekanan squeeze casting 800 MPa memiliki kekerasan menyamai kekerasan piston Daihatsu Hijet- 1000 sebesar 76 HRB. Ini didukung hasil strukturmikro SEM menunjukan matrik aluminium mampu menyelimuti SiC secara sempurna dibandingan komposisi campuran lainya. Ditemukan komposisi campuran dan tekanan yang paling optimimal, maka bisa direkomendasikan untuk pembuatan prototipe piston komposit. Gambar 7. Kekerasan spesimen piston komposit 4. KESIMPULAN (1) Meningkatnya kandungan magnesium dan penguat SiC dapat meningkatkan kekerasan spesimen piston komposit dan ikatan antarmuka yang optimal. (2) Bertambahnya tekanan squeece casting mampu meningkatkan kekerasan spesimen piston komposit. (3) Komposisi campuran K3 dan tekanan 800 MPa untuk kekerasan menyamai kekerasan piston Daihatsu Hijet-1000 yang berfungsi sebagai kontrol. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Kementerian Pendidikan Nasional Republik Indonesian yang telah memberikan dana untuk Penelitian Hibah Bersaing tahun anggaran 2013-2014. DAFTAR PUSTAKA K1 A ASTM E415-14 Standard Test Method for Analysis of Carbon and Low-Alloy Steel by Spark Atomic Emission Spectrometry. ASM Handbook Volume 9: Metallography and Microstructures. ASM Handbook: Volume 3: Alloy Phase Diagrams. ASTM E18-11 Standard Test Methods for Rockwell Hardness of Metallic Materials, hardness, mechanical test, metals, Rockwell, Aalco Metals Ltd., 2013., Aluminium Alloy: Introduction to Aluminium and its alloys., 25 High Street, Cobham, Surrey KT11 3DH., 12 Januari., hlm 1-3. Agus Triyono., Rizki Caturini., 2013., Tren Harga Aluminium; Harga aluminium tertekan data ekonomi., Investasi News., www.investasi.kontan.co.id Budinski., 2001, Engineering Materials Properties and Selection, pp. 517 536. Cole, G S., and Sherman, A. M., 1995, Light weight materials for automotive applications, Material Characterization, 35 (1) pp. 3 9. 203

Prosiding SNATIF Ke -1 Tahun 201 4 ISBN: 978-602-1180-04-4 Carli, S., A. Widyanto2., Ismoyo Haryanto., 2012., Analisis kekuatan tarik dan lentur komposit gelas jenis woven dengan matriks epoxy dan polyester berlapis simetri dengan metoda manufaktur hand lay-up., Teknis Vol. 7,: 22 26. Duskiardi, Tjitro, S., 2002, Pengaruh Tekanan dan Temperatur Die Proses Squeeze Casting terhadap Kekerasan dan Struktur Mikro pada Material Piston Komersial Lokal, Jurnal Teknik Mesin Vol. 4 No. 1 April 2002, Universitas Kristen Petra Surabaya, pp. 1-5. Francis Mangels., 2012., Why In The World Are They Spraying., page 87-98. Fuad Abdillah., 2010., Pengaruh perlakuan panas pada paduan aluminium dalam upaya meningkatkan sifat mekanis material piston berbasis material piston pegas., Prosiding penelitian RAPI UMS., hal 132-137. Geng Lin, Zhang Hong-Wei, Li Hao-Ze, Guan Li-Na, Huang Lu-Jun, 2010, Effect of Mg Content of Microstuctures and Mechanical Properties of SiC/Al-Mg Composits- Trans Non Ferrous Met, Sos, China 20 ; 1851-1855. Hasan Z, 2008, Studies on Strength, Fracture, Fatigue and Wear Behavior of Al-SiC Particulate Composites, Ph.D. Thesis, IIT Delhi India. Kurzawa. A, J.W. Kaczmar, A. Janus., 2008., Selected mechanical properties of aluminum composite materials reinforced with SiC particles., Archives of Foundry Engineering., ISSN (1897-3310) Volume 8 Issue 2. Lutfi, Syukron, 2010, Pengaruh Terhadap Proses Electrocoless Coating pada Partikel Penguat SiC, Departemen Teknik Metalurgi dan Material. Unoiversitas Indonesia. Martin I. Pech.C., 2011., Aluminum Alloys for Al/SiC Composites, Recent Trends in Processing and Degradation of Aluminium Alloys, ISBN: 978-953-307-734-5. Mahadevan. R dan R Gopal., 2008., Selectively reinforced squeeze cast pistons., Proceedings of 68th World Foundry Congress., India., hal.379-383. M.K. Surappa., 2003., Aluminium matrix composites: Challenges and opportunities., S adhan a Vol. 28, Parts 1 & 2,, pp. 319 334. Printed in India. Nurhadi., 2010., Studi Karakterisasi Material Piston dan Pengembangan Prototipe Piston Berbasis Limbah Piston Bekas., Jurnal RETII 4., Vol 4, No1, 201-207. Radimin PH., 2012., Inovasi Pembuatan Prototipe Piston dari Material Piston Bekas dengan Penambahan Insert Besi Cor Pada Alur Ring kompresi., Gardan., ISSN 34-365., hal 23-30. Solechan., 2010., Studi pembuatan material piston menggunakan limbah piston bekas dan ADC 12 yang diperkuat dengan insert ST 60 dan besi cor., Jurnal RETII 4., Vol 4, No1, hal 213-219. Shoujiang QU., y, Lin Geng dan Jiecai Han., 2007., SiCp/Al Composites Fabricated by Modified Squeeze Casting Technique., J. Mater. Sci. Technol., Vol.23 No.5. Sanggahaleh, Ali and Mohammad Halali, 2009, Efeect of Magnesium Addition on the Wetting of Alumina by Aluminium Applied Surface Science 2555, ; 8202-8206. Toto Rusianto., 2009., Hot pressing metalurgi serbuk aluminium dengan variasi suhu pemanasan., Jurnal Teknolog.i, 89 Volume 2 Nomor 1., 89-95. Verstraeten SV, Aimo L, Oteiza PI., 2008., Aluminium and lead: molecular mechanisms of brain toxicity. Arch Toxicol. Nov;82(11):789-802. Zamheri, A., 2011., Pengaruh waktu stirring, fraksi volume dan ukuran besar butir partikel SiC terhadap kekerasan MMC Al 6061-SiC dengan sistem stir casting., Jurnal Austenit., Vol.03. No. 02., 23-34. Z.F. Zhang, L. C. Zhang, Y.W. Mai., 2006., Particle effects on friction and wear of aluminium matrix composites., Journal of Material Science 30., 5999-6004.. 204