PENGARUH PENAMBAHAN UNSUR SILIKON (Si) PADA ALUMINIUM PADUAN HASIL REMELTING VELG SEPEDA MOTOR TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Oleh: RANDY RAHADIAN NIM. I 1413023 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA commit 2016 to user
PENGARUH PENAMBAHAN UNSUR SILIKON (Si) PADA ALUMINIUM PADUAN HASIL REMELTING VELG SEPEDA MOTOR TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS Randy Rahadian Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Jalan Ir. Sutami no 36A, Surakarta 57126, Indonesia E-mail :randyrahadian16@gmail.com Abstrak: Aluminium paduan merupakan material yang banyak digunakan dalam dunia industri, karena memiliki beragam keunggulan. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh variasi penambahan Si pada paduan hasil remelting velg sepeda motor bekas. Penelitian ini diberikan penambahan Si dengan masing-masing variasi 2%, 4%, 6%, dan 8% dengan proses pengecoran menggunakan metode sand casting. Spesimen diuji menggunakan mikroskop optik, alat uji kekerasan brinell, dan alat uji tarik UTM. Nilai kekuatan tarik tertinggi didapat pada spesimen dengan penambahan variasi 6% Si (144,66 N/mm 2 ). Nilai kekerasan tertinggi didapat pada spesimen dengan penambahan variasi 8% Si (67,18 HBN). Pengamatan strukturmikro menggunakan mikroskop optik memperlihatkan perubahan fasa hypoeutectic, eutectic, dan hypereutectic seiring dengan penambahan Si pada paduan Al-Si. Kata Kunci : Aluminium paduan, Sand Casting, Strukturmikro, Kekerasan, Kekuatan Tarik.
INFLUENCE OF THE ADDITION OF THE ELEMENT SILICON (Si) IN ALUMINIUM ALLOY MOTORCYCLE RIMS REMELTING RESULTS AGAINST PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES Randy Rahadian Departement of Mechanical Engineering Engineering Faculty of Sebelas Maret University Surakarta, Indonesia e-mail : randyrahadian16@gmail.com Abstract: Aluminum alloy was used widely in the industrial world because it has a variety of advantages. This research was conducted to find out the influence of the silicon contents on the remelted motorcycles rim. The silicon contents of 2%, 4%, 6%, and 8% were added to the sand casting. The specimens were characterized by using as an optical microscope, brinell hardness tester, and universal testing machine. The highest tensile strength obtained on the specimen with the silicon of 6% (144,66 N/mm 2 ). The highest hardness was obtained on the specimen with the silicon of 8% (67,18 BHN). Optical micrograph investigation showed that the phase changes of hypoeutectic, eutectic, and hypereutectic along with the addition of Si in Al-Si alloys. Key Words : Aluminium alloy, Sand Casting, Tensile strength, Hardness, Microstucture.
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-nya kepada penulis, sehingga dapat menyelesaikan Laporan Skripsi ini. Laporan Skripsi ini berjudul Pengaruh Penambahan Unsur Silikon (Si) Pada Aluminum Paduan Hasil Remelting Velg Sepeda Motor Terhadap Sifat Fisis Dan Mekanis. Laporan ini dibuat dengan tujuan memenuhi salah satu syarat kelulusan bagi mahasiswa Teknik Mesin Fakultas Teknik UNS. Dalam penyusunan laporan ini, banyak pihak yang telah memberikan bantuan, kritik, masukan, saran, semangat, serta dorongan moral pada penulis. Untuk itu disini penulis memberikan ucapan terima kasih terutama kepada: 1. Bapak Teguh Triyono, S.T., M.Eng. selaku Dosen Pembimbing I yang telah mencurahkan segenap perhatian, bimbingan dan nasehat hingga selesainya penulisan skripsi ini. 2. Bapak Dr. Joko Triyono, S.T., M.T selaku Dosen Pembimbing II yang senantiasa memberikan arahan dan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini. 3. Bapak Dr. Eng. Syamsul Hadi, S.T., M.T selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin UNS Surakarta. 4. Seluruh staf dosen Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret atas bimbingan dan bantuan selama penulis menempuh pendidikan. 5. Seluruh staf karyawan Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret atas bantuannya selama penulis menempuh pendidikan. 6. Ketua Jurusan Politeknik Manufaktur Ceper dan seluruh staff pengajar yang telah memberikan ijin dan membantu dalam melakukan pengecoran logam di Laboratium Politeknik Manufaktur Ceper. 7. Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma dan seluruh staff yang telah memberikan ijin dan membantu dalam melakukan pengujian vii
kekerasan brinell di Laboratorium Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma. 8. Bapak, Ibu dan seluruh keluarga untuk doa, dorongan material dan non material kepada penulis. 9. Cahya Aji Tri Putra, S.T., teman baik yang senantiasa memberikan motivasi, semangat, dan bantuan dalam menyelesaikan skripsi ini kepada penulis.. 10. Teman-teman Teknik Mesin Non Reguler 2013 dan seluruh kakak dan adik angkatan teknik mesin UNS. 11. Teman-teman Kos Padamara yang memberikan kegembiraan saat sedang jenuh dalam menyelesaikan skripsi ini. 12. Semua pihak yang telah memberikan bantuan hingga terselesainya penulisan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Laporan Skripsi ini masih banyak terdapat kekurangan sehingga adanya kritik dan saran untuk perbaikan akan diterima dengan senang hati demi kemajuan ilmu pengetahuan semoga bermanfaat bagi setiap pembaca. Penulis berharap semoga Laporan Skripsi ini bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi para pembaca pada umumnya. Surakarta, Mei 2016 Penulis, viii
DAFTAR ISI Halaman Halaman Judul... i Halaman Surat Penugasan... ii Halaman Pengesahan... iii Halaman Abstrak... iv Halaman Persembahan... vi Kata Pengantar... vii Daftar Isi... ix Daftar Gambar... xi Daftar Notasi... xiv Daftar Lampiran..... xv BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah... 1 1.2. Perumusan Masalah... 2 1.3. Batasan Masalah... 3 1.4. Tujuan... 3 1.5. Manfaat... 3 1.6. Sistematika Penulisan... 3 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka... 5 2.2. Kajian Teoritis... 9 2.2.1. Aluminium... 9 2.2.2. Logam Paduan Aluminium... 10 2.2.3. Standarisasi dan Kodifikasi...... 13 2.2.4. Pengecoran Logam...... 15 2.2.5. Pengujian Tarik...... 18 2.2.6. Pengujian Metalografi... 20 2.2.7. Pengujian Kekerasan... 21 ix
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Alat dan Bahan... 23 3.1.1. Alat... 23 3.1.2. Bahan... 27 3.2. Proses Pembuatan Paduan Al-Si... 28 3.3. Karakteristik Al-Si... 28 3.3.1. Pengujian Kekerasan (Brinell)... 29 3.3.2. Pengujian Tarik... 29 3.3.3. Pengujian Metalografi... 30 3.4. Diagram Alir Penelitian... 31 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Uji Komposisi Kimia... 32 4.2. Hasil Pengamatan Struktur Mikro dan Pembahasan... 33 4.3. Hasail Uji Tarik dan Pembahasan... 35 4.3.1. Karakteristik Perpatahan Material... 38 4.4. Hasil Uji Kekerasan Brinell... 39 BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan... 42 5.2. Saran... 42 Daftar Pustaka... 43 Lampiran... 47 x
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Diagram Fasa Al-Si... 13 Gambar 2.2. Skema Pengujian Tarik... 19 Gambar 2.3. Gambaran Singkat Perpatahan uji Tarik Dan Sifatnya... 19 Gambar 2.4. Strukturmikro alumina... 20 Gambar 2.5. Strukturmikro aluminium murni... 20 Gambar 2.6. Strukturmikro dari paduan Al-Si (a) Tanpa Perlakuan khusus (b) Dengan perlakuan Thermal (c) Dengan perlakuan thermal dan penempaan... 21 Gambar 3.1. Tungku Peleburan... 23 Gambar 3.2. Cetakan Pasir... 24 Gambar 3.3. Alat Uji Kekerasan Brinell...... 25 Gambar 3.4. Mikroskop Metalurgi UNION... 25 Gambar 3.5. Universal Testing Machine (UTM)... 26 Gambar 3.6. Alat Uji Mikro Euromex... 26 Gambar 3.7. Bongkahan Silikon... 27 Gambar 3.8. Velg Bekas... 27 Gambar 3.9. Spesimen Uji...... 28 Gambar 3.10. Ukuran Spesimen Uji Kekerasan... 29 Gambar 3.11. Ukuran Spesimen Uji Tarik... 30 Gambar 3.12. Diagram Alir Percobaan... 31 Gambar 4.1. Foto Struktur Mikro Paduan Al-Si (a) 0% Si, (b) 2% Si, (c) 4% Si, (d) 6% Si, dan (e) 8% Si....34 Gambar 4.2. Grafik penambahan Si pada Aluminium Paduan Al-Si terhadap kekuatan tarik...... 36 Gambar 4.3. Grafik penambahan Si pada Aluminium Paduan Al-Si terhadap pertambahan panjang... 36 Gambar 4,4. Cacat coran pada spesimen uji tarik... 37 Gambar 4.5. Karakteristik Perpatahan Paduan Al-Si (a) 0% Si, (b) 2% Si, (c) 4% Si, (d) 6% Si, (e) 8% Si....... 38 xii
Gambar 4.6. Grafik hubungan antara nilai kekerasan rata-rata tiap spesimen dengan kadar penambahan silikon....... 40 xiii
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Hasil Uji Spectrometer Al-Si... 47 Lampiran 2. Perhitungan Uji Tarik... 48 Lampiran 3. Tabel Data Perhitungan Pengujian Tarik... 49 Lampiran 4. Perhitungan Pertambahan Panjang... 50 Lampiran 5. Tabel Data Perhitungan Pertambahan Panjang... 51 Lampiran 6. Perhitungan Kekeraan Paduan... 52 Lampiran 7. Tabel Hasil Perhitungan Kekerasan... 54 Lampiran 8. Print Out Uji Tarik... 57 xii
DAFTAR NOTASI σ m Kekuatan tarik maksimum (N/mm 2 ) F Gaya yang terjadi (kn) A Luas penampang (mm 2 ) HB D D 1 π HF HCl HNO 3 R L Al Si Al-Si Cu Mg Al 2 O 3 Harga kekerasan Brinell (N/mm2) Diameter bola baja (mm) Diameter hasil penekanan (mm) 22/7 (konstanta) Asam Florida Asam Klorida Asam Nitrat Radius (mm) Panjang batas spesimen ukur uji tarik (mm) Aluminium Silikon Paduan aluminium silikon Tembaga Magnesium Alumina xiv