ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS ALUMINIUM PADUAN Al-Si-Cu DENGAN MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR

TUGAS AKHIR

ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS ALUMINIUM PADUAN Al-Si-Cu DENGAN MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR

Tugas Akhir ini Disusun Guna Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun : AZIS NUR EV A NIM: D 200 06 0072

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2012 i

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR

v

MOTTO ”Jadikanlah sabar dan shalat sebagai penolongmu. Dan sesungguhnya yang demikian itu sungguh berat, kecuali bagi orang-orang yang khusyu’ ” (Q.S Al Baqarah : 45) ”karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah selesai dari sesuatu urusan, kerjakanlah dengan sungguh-sungguh urusan yang lain. Dan hanya kepada Tuhanmulah hendaknya kamu berharap” (Q.S Alam Nasyarah : 6-8) ”Hidup adalah belajar, kehidupan adalah pelajaran. Mati adalah misteri, penentuan dan akherat adalah prestasi hidup. Maka janganlah kamu hidup dengan mimpi-mimpi, tapi hidupkanlah mimpi-mimpimu” (Abdullah Gymnastiar) ’’Ada dua cara menjalani hidup, yaitu menjalaninya dengan keajaibankeajaiban atau menjalaninya dengan biasa-biasa saja ’’

(Albert Einstein)

vi

PERSEMBAHAN

Sujud syukurku pada-Mu Illahi Robbi yang senantiasa memberikan kemudahan bagi hamba-Nya yang mau berusaha. Petunjuk dan bimbingan-Mu selama hamba menuntut ilmu diperantauan berbuah karya sederhana ini yang kupersembahkan kepada :  Agamaku yang telah mengenalkan aku kepada ALLAH SWT serta Rosul-Nya yang mengarahkan dari jalan dari gelap-gulita menuju terang benderang, terimakasih ALLAH atas ridhonya hingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini, walaupun kadang keluar dari jalan yang Engkau tetapkan. (“Engkau yang mendengar do’aku dan mengabulkan jerih payahku”).  Ayah dan Ibu tercinta, dengan do’a, cinta dan kasih sayang tulusnya selalu senantiasa memberikan kekuatan dalam setiap langkah ananda, terima kasih atas semua pengorbanan yang tidak ternilai harganya.  Adikku Eva Ratnawati, S.pd dan Eva Zuliyana yang selalu memberikanku do’a, inspirasi maupun dukungan kepadaku.  Kekasihku ikah terima kasih atas perhatian dan dorongan semangatnya, i love you.  Teman-temanku teknik mesin yang selalu membantuku saat senang maupun susah hingga selesainya Tugas Akhir ini.  Almamater Fakultas Teknik UMS.  Dan semua pihak yang telah membantu, semoga ALLAH SWT yang membalas segala kebaikanmu.

vii

ANALISIS SIFAT FISIS DAN MEKANIS ALUMINIUM PADUAN ALSI-CU DENGAN MENGGUNAKAN CETAKAN PASIR Azis Nur Eva, Masyrukan, Agus Hariyanto Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Unversitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura Email:[email protected]

ABSTRAKSI Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis pada aluminium paduan yang dicetak dengan menggunakan cetakan pasir. Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah aluminium paduan yang berasal dari daur ulang aluminium bekas, yang dilebur di dalam dapur krusible tipe ciduk dan dicetak didalam cetakan pasir. Alat yang digunakan dalam uji tarik yaitu Servopuser. Sedangkan alat yang digunakan dalam uji impak, uji kekerasan, uji struktur mikro, dan uji komposisi kimia secara berturut-turut adalah Charpy Testing, Hardness tester, Olympus Metallurgycal Microscope, Emision Spectrometer. Adapun cara pengujian ini adalah, pada pengujian tarik menggunakan standar ASTM B557 pengujian ini dilakukan dengan cara menarik spesimen sampai patah yang hasilnya dapat dilihat pada komputer, pengujian impak menggunakan standar ASTM E23, pengujian ini dilakukan dengan cara memukulkan bandul ke spesimen uji hingga patah, dan hasilnya bisa terlihat pada indikator pencatatan hasil, pengujian kekerasan menggunakan pengujian brinell dengan standar ASTM E10, pengujian struktur mikro dilakukan dengan standar ASTM E3 cara melihat spesimen dibawah mikroskop dan pengujian komposisi kimia dilakukan dengan standar ASTM E1251 cara menembakkan gas argon kepermukaan spesimen, sehingga hasilnya akan terbaca pada komputer. Dari hasil pengujian pada aluminium paduan dengan cetakan pasir diperoleh harga tegangan tarik maksimal yaitu 93.8 N/mm2. Pada pengujian impak energi yang diserap rata-rata adalah 1.47 Joule, harga impak rata-rata 0,018 (J/mm2). Pada pengujian kekerasan didapat HB = 84.3 BHN. Komposisi kimia pada aluminium paduan dengan cetakan pasir didapat kandungan unsur-unsur utama yaitu Al = 87.58 %, Si = 7.93 %, Cu = 2.8030 % dan Mg = 0,5047 %.

Kata kunci : Aluminium (Al), Cetakan, Paduan, Pasir.

viii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum wr. wb. Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala nikmat, rahmat, taufik, dan hidayah-Nya sehingga Tugas Akhir dengan judul "Analisis Sifat Fisis dan Mekanis Aluminium Paduan Al-Si-Cu dengan Menggunakan Cetakan Pasir" dapat terselesaikan dengan lancar. Shalawat dan salam kehadirat

manusia

pilihan-Nya,

Muhammad

SAW,

yang

dengan

perjuangan beliau manusia dapat selalu dijalan-Nya. Di dalam penyusunan Tugas Akhir ini penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyusun Tugas Akhir ini, dan penulis sampaikan dengan tulus dan hormat kepada: 1.

Bapak Agus Riyanto, MT., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2.

Bapak Sartono, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

3.

Bapak Ir. Masyrukan, MT., selaku Pembimbing I yang telah berkenan memberikan dukungan serta meluangkan waktu dan pikiran dalam memberikan bimbingan.

4.

Bapak Ir. Agus Haryanto, MT., selaku Pembimbing II yang telah memberikan dukungan, arahan serta bimbingan dalam penulisan Tugas Akhir ini..

ix

5.

Bapak Amin Sulistiyanto.ST, selaku Pembimbing Akademik.

6.

Segenap dosen dan staf karyawan Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.

7.

Bapak Ibu tercinta yang telah membesarkan dan mendidikku agar menjadi menusia yang berguna.

Doa, restu dan

pengorbananmu sangat berarti untukku. kedua adikku thank’s to your support. 8.

Teman-teman mahasiswa angkatan 2006 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

9.

Semua pihak yang telah membantu penyusunan Tugas Akhir ini yang tidak dapat penulis sampaikan satu persatu.

Penulis

menyadari

bahwa

Tugas

Akhir

ini

masih

banyak

kekurangan, karena keterbatasan pengetahuan penulis. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan bimbingan dari semua pihak demi perbaikan penulisan dan penyusunan tugas berikutnya. Akhirnya penulis berharap semoga Tugas Akhir ini memberikan manfaat bagi penulis dan pembaca, amin. Wassalamu’alaikum wr. wb. Surakarta, Juni 2012

Penulis

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ..................................................................................................... i PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ..................................................... ii HALAMAN PERSETUJUAN .................................................................................... iii HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................................... iv LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ...................................................................... v HALAMAN MOTTO ................................................................................................... vi PERSEMBAHAN .......................................................................................... vii ABSTRAKSI ................................................................................................. viii KATA PENGANTAR ....................................................................................... ix HALAMAN DAFTAR ISI ........................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR .................................................................................................. xv DAFTAR TABEL ..................................................................................................... xvii DAFTAR SIMBOL ................................................................................................. xviii DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................................. xix

BAB I

PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang................................................................................... 1 1.2. Batasan Masalah ............................................................................... 2 1.3. Tujuan Penelitian ............................................................................... 3 1.4. Metode Penelitian.............................................................................. 3 1.5. Sistematika Penulisan ..................................................................... 5

xi

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tinjauan Pustaka ........................................................................... 7 2.2. Dasar Teori ..................................................................................... 9 2.2.1. Aluminium ....................................................................9 2.2.2. Aluminium Murni ..........................................................9 2.2.3. Aluminium Paduan ....................................................11 2.2.4. Unsur Paduan Utama Aluminium ..............................11 2.2.5. Klasifikasi Aluminium Paduan........................................ 13 2.3. Jenis-Jenis Pengecoran ............................................................. 17 2.3.1. Pengecoran Dengan Cetakan Pasir ...........................17 2.3.2. Pengecoran Dengan Cetakan Logam .......................... 18 2.4. Proses Pengecoran Aluminium ...........................................20 2.4.1. Pencairan Logam Aluminium (Al) ..............................20 2.4.2. Cetakan......................................................................21 2.4.3. Penuangan.................................................................23 2.4.4. Pembongkaran dan Pembersihan Coran ..................24 2.4.5. Pemeriksaan dan Pengujian Hasil Coran ................... 25 2.5. Metode Pengujian.................................................................26 2.5.1. Pengujian Komposisi Kimia.........................................26 2.5.2. Pengujian Metalografi .................................................26 2.5.3. Pengujian Kekerasan Brinell .......................................27 2.5.4. Pengujian Tarik ...........................................................28 2.5.5. Pengujian Impact.............................................................. 32

xii

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Bahan ..................................................................................36 3.2. Alat Penelitian ..................................................................... 36 3.3. Diagram Alir penelitian .........................................................41 3.4. Studi Literatur .......................................................................42 3.5. Studi Lapangan ....................................................................42 3.6. Penyiapan Bahan Aluminium Cor .........................................42 3.7. Cetakan Pasir ............................................................................... 43 3.8. Proses Peleburan Aluminium ..................................................... 43 3.9. Proses Penuangan Aluminium Cair Kedalam Cetakan Pasir ............................................................................................... 44 3.10. Pembuatan Spesimensesuai Standar Pengujian..................44 3.11. Pengujian .............................................................................48 3.12. Hasil Penelitian .....................................................................55 3.13. Pembahasan .......................................................................55 3.14. Kesimpulan .................................................................................. 55

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Uji Komposisi Kimia Dan Pembahasan ...................... 56 4.1.1. Data Hasil Uji Komposisi Kimia ................................... 56 4.1.2. Pembahasan Hasil Uji Komposisi Kimia ..................... 57 4.2. Hasil Pengujian struktur mikro dan Pembahasan ................ 58 4.2.1 Data Hasil Uji struktur mikro ..................................... 58 4.2.2

Pembahasan Hasil Uji strutur mikro ............................ 58

xiii

4.3 Hasil Uji Kekersan dan Pembahasan .................................. 59 4.3.1 Data Hasil Uji kekerasan .......................................... 59 4.3.2 Pembahasan Hasil Uji kekerasan............................. 60 4.4 Data Hasil Uji Tarik dan Pembahasan .................................. 60 4.4.1 Data Hasil Uji tarik .................................................... 60 4.4.2 Pembahasan Hasil Pengujian Tarik ......................... 62 4.5 Data Hasil Uji Impak dan Pembahasan ................................ 63 4.5.1. Data Hasil Uji Impak .................................................. 63 4.5.2. Pembahasan Data Hasil Uji Impact .............................. 63

BAB V

PENUTUP 5.1. Kesimpulan Penelitian .........................................................64 5.2. Saran ...................................................................................65

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Diagram fasa Al-Si .............................................................. 13 Gambar 2.2. Diagram fasa Al-Cu ............................................................ 14 Gambar 2.3. Struktur mikro paduan Al-Si-Cu .......................................... 16 Gambar 2.4. Tanur Krus Nyala Api.......................................................... 20 Gambar 2.5. Skema Spesimen Uji Tarik ................................................ 28 Gambar 2.6. Diagram Tegangan – Regangan Teknik ............................. 30 Gambar 2.7. Garis Modulus .................................................................... 31 Gambar 2.8. Spesimen Uji Impact ........................................................... 33 Gambar 2.9. Skema Uji Impact................................................................ 33 Gambar 2.10. Striking Edge ...................................................................... 33 Gambar 2.11. Karakteristik Keretakan Beban Impact................................ 35 Gambar 3.1. Aluminium, Silikon, Tembaga ............................................. 36 Gambar 3.2. Tanur Krusible .................................................................... 37 Gambar 3.3. Kuali Penuang Logam Cair Kedalam Cetakan ................... 37 Gambar 3.4. Penuang, Pengaduk, Tuas Pengangkat Kuali .................... 38 Gambar 3.5. Cetakan Pasir .................................................................... 38 Gambar 3.6. Alat Uji Struktur Mikro ......................................................... 39 Gambar 3.7. Alat Uji Kekerasan Brinell ................................................... 39 Gambar 3.8. Alat Uji Tarik ....................................................................... 40 Gambar 3.9. Alat Uji Impact .................................................................... 40 Gambar 3.10. Alat Uji komposisi kimia Emision Spectrometer .................. 40

xv

Gambar 3.11. Diagram Alir Penelitian ...................................................... 41 Gambar 3.12. Spesimen Uji Komposisi Kimia .......................................... 49 Gambar 3.13. Spesimen Uji Foto Mikro ..................................................... 50 Gambar 3.14. Spesimen Uji Kekerasan .................................................... 51 Gambar 3.15. Spesimen Uji Tarik.............................................................. 53 Gambar 3.16. Spesimen Uji Impak ............................................................ 54 Gambar 4.1. Foto Struktur Mikro Aluminium Paduan Cetakan Pasir ,Dengan Perbesaran 200 X ................................................ 58 Gambar 4.2. Grafik Tegangan Terhadap Regangan Aluminium Paduan Cetakan Pasir ..................................................................... 61 Gambar 4.3. Grafik Modulus Elastisitas Terhadap Regangan Aluminium Paduan Menggunakan Cetakan Pasir ................................ 61 Gambar 4.4. Grafik Kekakuan Terhadap Regangan Aluminium Paduan Menggunakan Cetakan Pasir ............................................. 62 Gambar 4.5. Patahan Impak Aluminium Paduan Dengan Menggunakan Cetakan Pasir ..................................................................... 63

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Sifat Fisik Aluminium ............................................................... 10 Tabel 2.2. Sifat Mekanik Aluminium ......................................................... 10 Tabel 2.3. Komposisi Alumunium Alloy A380 ........................................... 16 Tabel 2.4. Propertis Alumunium Alloy A380 ............................................. 16 Tabel 4.1. Data Hasil Uji Komposisi Kimia Aluminium Paduan Dengan Menggunakan Cetakan Pasir................................................... 56 Tabel 4.2. Data Hasil Uji Kekerasan Aluminium Paduan Dengan Menggunakan Cetakan Pasir................................................... 60 Tabel 4.3. Data Hasil Uji Tarik Aluminium Paduan Dengan Menggunakan Cetakan Pasir .......................................................................... 60 Tabel 4.4. Data Hasil Pengujian Impak Aluminium Paduan Dengan Menggunakan Cetakan Cetakan Pasir .................................... 63

xvii

DAFTAR SIMBOL

σ

= Tegangan tarik (N/mm2)

P

= Gaya (N)

A

= Luas Penampang Mula-Mula (mm2)

Ε

= Regangan spesifik (%)

l

= Perpanjangan (mm

lo

= Panjang awal (mm)

E

= Modulus elastisitas (N/mm2) atau (MPa)

D

= Kekakuan (N/mm2) atau (MPa)

HB

=Nilai keras mikro Brinell (HBN)

F

=Beban tekan (N)

D

=Diagonal penetrator (mm)

d

=diagonal tumbukkan penetrator (mm)

a

= Luas penampang dibawah takik (mm2)

b

= Sudut ayunan mematahkan benda uji

E serap

= Energi yang terserap (J)

E impak

= Kekuatan impak (J/mm2)

α

= Sudut kampak/godam sebelum bekerja

β

= Sudut kampak/godam setelah bekerja

r

= Jari-jari (m).

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Tabel unsur periodik Lampiran 2. Tabel sifat-sifat mekanik Lampiran 3. Jenis- jenis paduan Aluminium Lampiran 4. Karakteristik jenis-jenis paduan Aluminium Lampiran 5. Standar ASTM E1251 Lampiran 6. Standar ASTM E3 Lampiran 7. Standar ASTM E10 Lampiran 8. Standar ASTM B557 Lampiran 9. Standar ASTM E23 Lampiran 10. Jenis-Jenis Baja ( Types Of Steel ) Lampiran 11. Makara, Teknologi, Volumen 12, No. 1 April 2008 Lampiran 12. Tabel Hasil Pengujian Tarik Yang Pertama Dan Kedua Lampiran 13. Tabel Hasil Pengujian Tarik Yang Ketiga Lampiran 14.Grafik Hasil Pengujian Tarik Lampiran 15. Grafik-Grafik Pada Pengujian Tarik Yang Pertama Lampiran 16. Grafik-Grafik Pada Pengujian Tarik Yang Kedua Lampiran 17. Grafik-Grafik Pada Pengujian Tarik Yang Ketiga Lampiran 18. Hasil Pengujian Kekerasan Lampiran 19. Hasil Pengujian Impak

xix