bab. ii tinjauan. pustaka.eprints.umm.ac.id/47193/3/bab ii.pdf · 2019. 7. 19. · untuk...
TRANSCRIPT
4
BAB. II
TINJAUAN. PUSTAKA.
2.1 Aluminium.
Material.aluminium.adalah logam.ringan non feros sifatnya kuat
.terhadap.korosi, bisa menghantaran listrik dengan baik. Aluminium paling
banyak dipergunakan sebagai.peralatan.rumah.tangga, konstruksi pesawat
terbang, otomotif, konstruksi kapal laut , dan lain lain. Untuk meningkatkan
kekuatan mekaniknya, maka logam aluminium dapat dipadukan dengan jenis-
jenis unsur lain seperti Cu, Si, Mg, Zn, .Mn, .Ni, dan unsur lain (Samsudi Raharjo,
2012).
Sifat lain Aluminium.murni adalah lunak, umur tahan lama, berbobot
ringan, bisa ditempa dengan penampilan luar bervariasi tergantung dari kekerasan
permukaannya (Nadca, 1997).
Harga – harga sifat aluminium ini dapat ditunjukkan pada table 2.1 untuk
sifat fisik aluminium.
Tabel 2.1 Sifat Aluminium (DeGarmo, 1988:157)
No
Sifat-sifat aluminium
Kemurnian Al (%)
99,996 > 99,0
1 MassaLjenis (kg.dm-3) (20º) 2,6989 2,71
2 TitikLcair (ºC) 660,2 653-657
3 PanasLjenisL (Cal.g-1.ºC-1)
(100ºC) 0,226 0,2297
4 HantaranL(%) 64,91 59 (dianil)
5 Tekanan.listrik koefisien
temperatur (IºC) 0,00429 0,0115
6 Koefisien pemuaian (m.ºC-1)
(20-100ºC) 23,86 x 106 23,5 x 10-6
5
7 Jenis kristal, konstan kisi fcc,a = 4,013A fcc,a = 4,04A
1. Sifat-sifatLaluminium
AluminiumLsalahLsatu material logamLyang cukup ringan, mengkilap,
keras, tetapi mudah ditempa dan diubah sesuai dengan rancangan setelah proses
pengecoran atau peleburan. Dalam konteksnya, seandainya dalam era modern ini
jika banyak perusahaan atau masyarakat menggunakan logam ini untuk peralatan
rumah tangga yang aman dan tidak beracun atau kontruksi bangunan gedung
sebagi pengganti logam baja. Sekarang ini mulai banyak perusahaan otomotif
menggunakan rangka aluminium untuk rangka mobil.
Penggunaan aluminium
Menurut Anshari (1996:156) logam aluminium banyak sekali
kegunaannya antara lain :
a. Logam aluminium digunakan sebagai bahan kontruksi bangunan
gedung,kendaraan bermotor, kapal laut, dan pesawat terbang.
b. Logam aluminium digunakan sebagai bahan perabot dapur seperti panci,
sendok, dan sebagainya.
c. Logam aluminium digunakan sebagai wadah kemasan biskuit, rokok,
permen, dan sebagainya.
d. Logam aluminium digunakan sebagai kabel-kabel listrik pada jaringan
transmisi jarak jauh. Meski daya hantarnya hanya 60% dari tembaga.
e. Aluminium sering dicampurkan dengan logam-logam lain, untuk
menghasilkan paduan yang lebih keras, kuat, dan tahan karat.
2.2 Paduan Aluminium
TabelL2.2 SifatLMekanik Aluminium (ASM Handbook Volume 2, 2010)
KemurnianL
(%)
KekuatanLTarik
Yield (±0,2%)
KekuatanLTarik
Mpa Ksi MpaL KsiL
99,99L 10L 1,4L 45L 6,5L
99,8L 20L 2,9L 60L 8,7L
6
AluminiumLadalah salah satu dari sekian banyak bahanLteknikLyang
pentingLdariLjenis logamLNon-ferros dikarenakan aluminium sifatnya memenuhi
syarat meliputi sifat produk komponen atau peralatan teknik, beratLjenisnya yang
rendahLyaituLsekitar 2,702 kg/dm3, sifat tahan korosi sangat tinggi dan sifat
thermal dan electrical conduktivity yang sangat baik (Sudjana, 2008).
SecaraLkomersialLaluminiumLdiperolehLdalam keadaan murni hingga
99,9%LatauLterendahL99%,LmemilikiLkekuatan tarik 60 N/mm2 dan dapat
ditingkatkan melalui prosesLpengerjaan dingin hingga 140 N/mm2 serta akan
meningkatLlagi tergantung panjangnyaLproses pengerjaan tersebut. SifatLkorosi
atmospheric terjadi pada aluminiumLialah dimana disebabkan olehLproses
persenyawaan aluminium dengan udara yang mengakibatkan terbentuknya lapisan
film setebal kurang lebih 13 X 10-6mm yang bersifat adhesive pada
permukaannya sehingga melindunginya dari pengaruhLudara berikutnya.
UntukLmemperoleh sifatLyangLlainLdari aluminiumLdilakukanLdengan proses
pencampuran atau paduan dengan unsur-unsur logam lainnya, seperti copper
(tembaga), manganese, magnesium, zincum, nickel, silicon danLlain-
lainLsehingga memenuhi sifat bahanLyangLdikehendaki (Sudjana Hardi, 2008).
(Fuad, 2010) menambahkan bahwa variasi paduan Al-Si mendapatkan
sifat mampu cor sangat baik, tahan terhadap korosi, bisa diproses dengan
pemesinan, bisa untuk di las. Diagram ini dipergunakan sebagai acuan umum
untuk menganalisis perubahan fasa yang terjdi pada pengecoran variasi paduan
Al-Si. Diagram fasa Al-Si dapat dilihat pada gambar 2.1.
7
Gambar 2.1 Diagram Fasa Al-Si (Abdillah Fuad, 2010:12)
Kandungan silikonLpadaLdiagramLfaseLAl-Si ini terdiri dariL3Lmacam yaitu:
a. HipoeutecticLadalahLkandunganLsilikonL<L11.7% bisa dilihat struktur
akhir yang terbentuk pada fasa ini adalah struktur ferrite (alpha) kaya aluminium.
b. Eutectic adalah kandungan silikon kisaran 11.7% - 12.2%. Pada
kandungan ini paduanLAl-SiLdapatLmembekuLsecara langsung (dari fasa cair ke
padat).
c. Hypereutectic adalah kandungan silikon diatas 12.2% pada kandungan ini
terlihat struktur kristal silikon, karakteristiknya yaitu :
Tahan terhadap keausan meningkat
Ekspansi termal cukup rendah
Tahan retak terhadap panas (hot tearing) yang baik
(Mondolfo, 1979) menambahkan bahwa struktur utama dari ketiga
komposisi (hipoeutektik, eutektik, dan hipereutektik) variasi perpaduan ini berupa
fasa α-Al, yang kaya akan kandungan aluminium. Struktur ini akan tetap muncul
walaupun pada komposisi hipereutektik, karena bentuk struktur ini akan selalu
terpisah pada fasa padatnya baik dalam paduan hipoeutektik, eutektik, maupun
hipereutektik. Selain fasa α-Al, juga terdapat fasa β yang merupakan partikel-
partikel silikon yang tidak larut dalam fasa α-Al. Pada paduan hipereutektik, fasa
tesebut menghasilkan silikon primer yang bentuknya relatif kasar. Terkadang
bentuk silikon yang kasar ini juga dapat ditemui pada paduan eutektik
.
8
1) Aluminium hipoeutektik
Menurut (Hatch, 1995) pada komposisi hipoeutektik, pembekuan terjadi
melalui fasa cair – padat dengan tahapan :
a) Pembentukan jaringan dendritik α-Al
b) Reaksi eutektik aluminium silikon
c) Presipitasi fasa eutektik sekunder yang bergantung pada kadar trace
element dalam paduannya, misalnya Mg2Si ataup un Al2Cu.
Gambar Mikrostruktur Al-7%Si perbesaran 500x, etsa 0.5% HF 1) Silikon
Eutektik, 2) Al12Fe3Si2Chinese Script, 3) Mg2Si chinese Script dapat dilihat pada
gambar 2.2.
Gambar 2.2 Mikrostruktur Al-7%Si perbesaran 500x, etsa 0.5% HF 1)
Silikon Eutektik, 2) Al12Fe3Si2Chinese Script, 3) Mg2Si chinese Script (M.H.
Mulazimoglu dkk, 1996)
Pada paduan hipoeutektik, dengan bertambahnya kandungan Si (hingga
12wt% Si) maka fraksi volum dan fraksi luas dari Al primer akan menurun
sementara eutektik interdendritik akan meningkat. Pada diagram fasa diatas,
terlihat matriks yang kaya akan aluminium (fasa α-Al) dan silikon yang berbentuk
seperti serabut/jarum. Kandungan silikon dari paduan aluminium silikon juga
akan berpengaruh terhadap karakteristik proses solidifikasi yang berkaitan dengan
metode cor yang dipilih. Untuk itu, ada rentang komposisi tertentu yang mengatur
hubungan tersebut. Kandungan 5 – 7 wt% Si membutuhkan pendinginan lambat
yang diaplikasikan pada sand dan invesment casting. Kecepatan pendinginan
menengah melalui mekanisme permanent mold casting cocok diaplikasikan pada
kandungan 7 – 9% silikon. Sementara untuk aplikasi die casting dengan
pendinginan yang cepat membutuhkan kandungan silikon sebanyak 8 - 12%
(ASM International, 2004).
9
2) Aluminium Silikon Eutektik
Komposisi eutektik merupakan dimana paduan Al-Si dapat membeku
dengan langsung dari fasa cair ke fasa padatnya. Proses ini terjadi seperti proses
pembekuan yang terjadi pada logam murni, dimana temperatur awal dan
temperatur akhir peleburan adalah sama (isothermal). Adanya struktur eutektik ini
yang mengakibatkan paduan aluminium-silikon memiliki karakteristik mampu cor
yang baik. Komposisi ini memiliki kandungan silikon sekitar 11,7wt%, namun
jumlah ini tergantung pada laju pendinginannya, sehingga kandungan silikon
bervariasi mulai dari 11.7% - 12.2% (Mondolfo, 1979).
Pada paduan aluminium-silikon eutektik, pada mikrostrukturnya terdapat
struktur berupa plat kasar (coarse plates) silikon berwarna abu-abu dan matriks
berwarna putih yang merupakan matriks aluminium seperti yang ditunjukkan pada
gambar dibawah. Kristal Al-Si ini memiliki struktur kristal diamond dan
umumnya bersifat rapuh (brittle). Silikon yang memiliki bentuk plat besar
umumnya menghasilkan sifat mekanis yang buruk. Gambar Mikrostruktur Paduan
Eutektik Al-Si. Etsa 0.5% HF dan Perbesaran 750x dapat dilihat pada gambar 2.3.
Gambar 2.3 Mikrostruktur Paduan Eutektik Al-Si. Etsa 0.5% HF dan
Perbesaran 750x (ASM International, 1988)
Paduan aluminium silikon merupakan variasi perpaduan yang sangat
banyak di butuhkan untuk keperluan komersil (80-95% dari total aluminium tuang
yang diproduksi). Selain dari itu perpaduan ini memiliki variasi sifat mekanis,
sifat castability (mampu cor), ketahanan korosi, dan sifat mampu pemesinan yang
baik serta dapat dilas (ASM International, 2004). Gambar Skema Pembekuan
Eutektik Pada Paduan Aluminium-Silikon dapat dilihat pada gambar 2.4.
10
Gambar 2.4. Skema Pembekuan Eutektik Terhadap Paduan Aluminium-
Silikon (T. B, Abbot, B. A. Parker, 1990)
Pada gambar diatas dijelaskan sebagai berikut : (a). Awal temperatur; (b).
Pertumbuhan koloni eutektik pada daerah undercooling; (c). Pembentukan
skeletal silikon dengan mendahului pertumbuhan eutektik pada temperatur diatas
temperatur eutektik tetapi dibawah temperatur likuid. Pada daerah ini lengan
skeletal silikon dapat menghalangi pertumbuhan fasa aluminium yang sedang
nukleasi butir baru; (d). Fasa aluminium dan silikon kembali ke pertumbuhan
yang biasa dan ukuran butir dari aluminium akan menjadi besar.
Komposisi paduan eutektik (11.7 wt% Si) merupakan paling umum
digunakan sebagai paduan tuang karena pada komposisi tersebut memiliki
temperatur eutektik yang rendah yaitu sekitar 5770C. Oleh karena temperatur
eutektik yang rendah maka temperatur tuang dari paduan eutektik aluminium-
silikon juga menjadi rendah. Temperatur tuang yang rendah dari paduan eutektik
aluminium-silikon akan menghasilkan karakteristik mampu cor (castability) yang
baik seperti porositas dan shrinkage yang minimum (Abidin, 2008).
2.3 Silikon
Silikon merupakan unsur kimia yang bersimbol Si dengan nomor atom 14
adalah unsur paling melimpah di kerak bumi setelah oksigen, banyaknya hampir
25.7%. Silikon ini ditemukan oleh seorang ilmuwan Jons Jakob Berzelius.
11
Tempatnya di alam dalam bentuk bermacam - macam sperti tanah liat, granit,
kuartza dan pasir.
1. Sifat silikon
Silikon bersifat semi konduktor, susunan strukturnyagmembentuk jaringan
yang cukup besar, adalah strukturgkristalgkovalengraksasag (seperti intan).
Karena kuarsa mempunyai titik leleh yang tinggi sifatnya insulator. Kuarsa
tersendiri merupakan bentuk umum dari silika namun, sesungguhnya bentuk dari
silika ini banyak macamnya, sehingga secara umum disebut mineral silika. Sifat
umum dari mineral silika ini yaitu kekomplekan anion silikan, tetapi struktur
dasarnya adalah tetra hedral sederhana dari empat atom O disekitar atom pusat Si
(Kalpakjian, Sherope.1991).
Silikon (Si)
1. Golongan : 14
2. Periode : 3
3. Blok : p
4. Nomor Atom : 14
5. Berat molekul : 28,086 gr/mol
6. Wujud dalam suhu ruangan : Solid
7. Densitas : 2,53 gr/cm3
8. Titik lebur : 1420 ºC
9. Titik didih : 2355 ºC
10. Panas pembentukan : 50,21 kJ/mol
11. Panas penguapan : 359 kJ/mol
12. Kapasitas panas (25 ºC) : 19,789 J/mol K
13. Bentuk padat / liquid
14. Silikon murni berwarna abu-abu
Silikon di alam mengandung 92,2% dari isotop 28, 4,7% dari isotop 29,
dan 3,1% dari isotop 30. Silikon memiliki sifat metaloid . Silikon adalah
semikonduktor dalam penampakan dan sifatnya sangat mirip dengan logam.
Logam ini tidak ditemukan bebas di alam tetapi dijumpai dalam bentuk
senyawanya seperti Silikon dioksida (SiO2) yang sering disebut dengan silika
maupun Silikon tetraoksida (SiO4).
12
Unsur silikon banyak ditemukan dalam pasir dan quartz, senyawa ini
membentuk jaringa makromolekul struktur tiga dimensi sehingga punya titik lelh
yang rerlatif tinggi (1414 oC). Silikon dioksia tidak memiliki warna tetapi ada
campuran sedikit lobagm yang kadang bisa memberikan warna ungu, merah
muda, cokelat, atau kuning. Sedangkan Silikon tetraoksida atau yang sering
disebut dengan “Silikat” tidak larut dalam air karena strukturnya yang unik.
Silikon merupakan salah satu unsur paling punya banyak manfaat bagi
kehidupan manusia. Silikon digunakan secara luas di berbagai aspek teknologi.
Silikon digunakan sebagai elemen pada perangkat keras komputer dan industri
mikroelektronika. Dalam setahun bisa diproduksi 80.000 ton semikonduktor
berbahan silikon. Ada namanya batu granit yang tersusun atas senyawa silikon
kompleks banyak digunakan sebagai bahan bangunan pada proyek-proyek teknik
sipil. Manfaat silikon juga terdapat pada pasir silika yang merupakan bahan utama
pembuatan kaca. Kaca sendiri punya banyak manfaat bagi kehidupan manusia.
Silikon karbida abrasif digunakan dalam sinar laser.
2. Aplikasi
Sebagai unsur paling melimpah kedua di permukaan kulit bumi, silikon
penting digunakan untuk industri konstruksi sebagai komponen utama batu alam,
kaca, beton, dan semen. Dampak terbesar silikon terhadap ekonomi dan gaya
hidup dunia modern adalah disebabkan dari silicon wafers yang digunakan
sebagai substrat dalam pabrik alat elektronik khusus seperti power transistors, dan
di dalam perkembangan integrated circuits seperti chips komputer.
Alloy (Campuran)
Aplikasi terbesar dari silikon murni (Industrial grade silicon) adalah pada
campuran aluminium – silikon, yang sering juga disebut campuran ringan, untuk
menghasilkan bagian – bagian cetakan, terutama untuk industri otomotif. (Ini
mewakili sekitar sekitar 55% konsumsi dunia terhadap silikon murni).
Baja dan besi cetakan: Silikon merupakan bahan penting pada beberapa
baja, dan juga digunakan pada proses produksi besi cetakan. Ini dikenal sebagai
ferrosilicon atau campuran silicocalcium.
13
2.4 Pengecoran
Pengecoran adalah suatu proses dimana logam dibentuk menjadi material
yang diinginkan dengan cara memanaskan logam sesuai keperluan ke dalam
tungku peleburan kemudian di lakukan penuangan ke cetakan. pengecorangdapat
dibedakangdalamgprosesgpengecorangdangprosesgpercetakan. Padagproses
pengeceron tidakg digunakangtekanangsewaktugmengisigronggagcetakangsedang
padagprosesgpencetakanglogamgcairgditekangagargmengisigronggagcetakan.
Karenagpengisianglogamgberbeda,cetakangpungberbeda,sehinggagpadagprosesg
percetakangcetakangumumnyagdibuatgdariglogam.
Pengecoran cetakan permanen yaitu proses pengecoran di mana logam
yang digunakan sebagai media cetakan. Dalam proses ini yang paling di gunakan
adalah, besi cor, alumunium, paduan tembaga, seng, timah dan baja yang
digunakan sebagai bahan cetakan dalam pengecoran cetakan permanen. Dalam
proses ini, cetakan pra-dipanaskan sampai 200 derajat Celcius (392 derajat
Fahrenheit) sebelum logam cair dituangkan ke dalam rongga cetakan.
Berikut adalah urutan proses – proses pengecoran:
a. Preparasi cetakan.
b. Pembentukan pola.
c. Cetakan permanen.
d. Inti.
e. Alat - alat mekanik.
f. Material logam.
g. Penuangan dan pembersihan benda cor.
Dalam tahap pengecoran logam, logam dituangkan pola untuk membentuk
mereka ke dalam bentuk cetakan yang diperlukan. Tidak seperti pasir dan plester
cetakan, cetakan permanen tidak fleksibel untuk semua jenis pola. Setelah cetakan
diatur, pola ditarik keluar untuk mengungkapkan rongga cetakan yang kasar.
Rongga ini akan menjadika halus. Rongga kemudian dilapisi dengan lapisan
bahan-bahan tahan api seperti tanah liat atau natrium silikat yang membuat rongga
cetakan yang tahan panas, memungkinkan mudah ejeksi pengecoran dan
meningkatkan kehidupan cetakan. Mesin gates kemudian melekat pada cetakan.
Corankmemilikikdefinisiksebagaik“objekklogamkyangkdidapatkankdari
14
solidifikasiklogamkcairkdikdalamkcetakan”.Bentukkcorankdibentukksesuai
dengankronggakcetakankyangkdibentuk.Pengecorankataukfoundrykadalah
proseskpembentukankobjekklogamkdengankmelelehkanklogamkdankmenuangka
nnyakkekdalamkcetakan.kCorankterbentukksaatklogamkcairkmengalami
solidifikasikdikbentukkyangkdiinginkan (Heine, 2001).
Benda-bendakdalamktahapkpengecorankmempunyaikkeunggulankyang
tidakkdimilikikolehkproseskpembetukankbendakkerjakyangklain, sepertiksifat-
sifatkdarikmaterialkyangkdapatkdidesainksesuaikkeinginankmelaluikrekayasa
formulakcampuranklogamkdankdesainkbentukkbendakkerjakyangktidakkadakbat
asnya. Keunggulan ini membuat pengecoran menjadi proses yang sangat penting
dalam industri (Sudjana, 2008).
Aluminiumkmurnikmerupakankunsurkyangkbanyakkdipakaikuntukkpeng
ecoran.Biasanyakaluminiumkyangkseringkdipakaikmerupakankaluminiumkpadua
n,karenaksifatkmekaniskdanktahankcorkyangkmeningkatktanpakmengurangi
keringannya,paduankyangkseringkdipakaikdalamkpaduankaluminiumkyaituktem
baga, silisiumk magnesium, mangan, nikel dan lain-lain (Surdia, 2000). Berikut
temperatur penuangan beserta titik leleh untuk beberapa paduan aluminium
paduan unsur lainnya dapat dilihat pada tabel 2.3.
15
Tabel 2.3 Titik cair dan temperatur penuangan dari paduan
aluminium (Surdia, 2000)
Paduanu
Danu
Komposisiu
Temperaturu
mulaiucair
Temperaturu
berakhirucair
Temperatur
Penuangan
(oC) (oC) (oC)u
Al–4,5Cuu u 521u 644u 700–780u
Al–4Cu– 521u 627u 700–780u
3Siu
Al–4,5Cu– 521u 613u 700–780u
5Si.
Al–12Sij 574u 582u 670–750u
Al–9,5Si– 557u 596u 670–740u
0,5Mgu
Al–3,5Cu– 538u 593u 670–740u
8,5Siu
Al–7Si– 557u 613u 670–740u
0,3Mgu
Al–4Cu– 532u 635u 700–760u
1,5Mg–2Niu
Al–3,8Mgu 599u 641u 700–760u
Al–10Mgu 499u 604u 700–760u
Al–12Si– 538u 566u 670–740u
0,8Cu-
1,7Mg–
2,5Niu
Al–9Si– 520u 582u 670–740u
3,5Cu–
0,8Mg–
0,8Niu
16
2.5 Finishing Tahapp Pengecoran
Pada tahap finishing merupakan tahapan yang dilakukan setelah menuang
dan mendinginkan. Ada tahapan dalam proses finishing, yaitu casting knock out,
cut off casting, pembersihan dan grinding. Casting knock out adalah
pembongkaran cetakan manual. Cut Off casting adalah tahap pemisahanan produk
dari gating system serta riser. Kemudian dilakukan tahap permbersihan tujuanya
yaitu menghilangkan material yang menempel pada cetakan. Pembersihan bisa
dilakukan dengan bantuan penyemprotan air bisa juga dengan menggunakan
brush. Grinding adalah tahap untuk meratakan permukaan hasil coran.
Defect yaitu cacat yang biasa terjadi akibat temperatur waktu tahap
penuangan. Hal ini menyebabkan penyusutan volume hasil coran. Atau karena
cetakannya yang kurang baik.
2.6 Cetakan
Cetakan yaitu dimana logam digunakan sebagai bahan cetakan. Biasanya ,
besi, cor, aluminium, paduan tembaga, seng , timah, dan baja yang digunakan
sebagai bahan cetakan permanen. Dalam proses ini, cetatakan adalah pra-
dipanaskan 200 deajat celcius 392 derajat fahrenheit sebelum logam dituangkan
ke dalam rongga. Cetakan logam memanas dan mengembang selama menuangkan
logam panas dan karenanya tidak seperti cetakan pasir coran rongga cetakan tidak
perlu di perluas. Dalam bentuk proses pengecoran logam, logam dituangkan pola
untuk membentuk mereka ke dalam bentuk cetakan yang diperlukan. Tidak
seperti pasir dan plester cetakan, cetakan permanen tidak fleksibel untuk semua
jenis pola. Setelah cetakan diatur, pola ditarik keluar untuk mengungkapkan
rongga cetakan yang kasar. Rongga ini akan mesin untuk dijadikan halus. Rongga
kemudian dilapisi dengan lapisan bahan-bahan tahan api seperti tanah liat atau
natrium silikat yang membuat rongga cetakan yang tahan panas, memungkinkan
mudah ejeksi pengecoran dan meningkatkan kehidupan cetakan. Mesin gates
kemudian melekat pada cetakan. Untuk pengecoran, cetakan pertama adalah
logam dipanaskan dan cair dituangkan ke dalam rongga dan dipadatkan. Setelah
logam ditetapkan, itu dihapus dari cetakan dan cetakan permanen ditutup lagi
17
untuk mengulangi proses pengecoran. Gips mengambil minggu waktu untuk
memperkuat. Jenis lain pengecoran cetakan permanen:
Pengecoran cetakan permanen gravitasi: Itu aliran logam ke dalam cetakan
menggunakan gaya gravitasi. Gravitasi menuangkan terdiri dari dua jenis: statis
menuangkan mana adalah logam cair dituangkan bentuk atas dan; miring
menuangkan mana cetakan adalah miring dan logam dituangkan ke dalam cetakan
menggunakan baskom. Pengecoran gravitasi cetakan permanen menghasilkan
pengecoran akurat daripada shell cetakan coran. Tekanan rendah pengecoran
cetakan permanen: dalam proses ini hanya sangat sedikit jumlah pasukan yang
digunakan untuk mendorong logam ke dalam cetakan. Proses pengecoran cetakan
permanen bertekanan rendah memungkinkan memproduksi seragam coran dengan
akurasi dimensi yang sangat baik, sempurna permukaan selesai, dan sifat mekanik
yang unggul.
Casting Lumpur: Casting Lumpur adalah jenis khusus pengecoran cetakan
permanen di mana logam cair tidak diperbolehkan untuk memperkuat
sepenuhnya. Setelah ketebalan dinding yang diinginkan diperoleh, logam cair
tidak belum dipadatkan dicurahkan. Hal ini berguna untuk membuat berongga
hias benda seperti lampu, lilin, patung-patung dll.
Aplikasi:
Proses pengecoran cetakan permanen digunakan untuk membuang produk
dari besi, aluminium, magnesium dan tembaga paduan berbasis. Khas cetakan
permanen casting komponen termasuk gears, splines, roda, gigi perumahan, pipa
Fitting, injeksi bahan bakar perumahan dan otomotif mesin piston, waktu gigi,
impeler, kompresor, pompa bagian, laut perangkat keras, katup tubuh, pesawat
bagian dan komponen rudal (Banga, 2012).
18
Gambar 2.5 Gambar Cetakan Permanen
Tabel 2.4 di bawah ini menjelaskan temperatur penuangan beberapa logam
Tabel 2.4 Temperatur tuang beberapa logam
2.9 Holding Time
Tahap holding time dilakukan untuk mendapatkan kekerasan yang
maksimum dari suatu bahan pada proses hardening dengan menahan pada
temperatur pengerasan untuk memperoleh pemanasan yang homogen sehingga
struktur austenitnya homogen atau terjadi kelarutan karbida ke dalam austenite,
difusi karbon dan unsur paduannya. Pedoman untuk menentukan holding time
dari berbagai jenis baja pada yang umum diantaranya sebagai berikut.
- Baja Konstruksi dari Baja Karbon dan Baja Paduan Rendah; kandunganya
adalah karbida yang mudah larut, diperlukan holding time yang singkat, 5 – 15
menit setelah mencapai temperatur pemanasannya dianggap sudah memadai.
- Baja Konstruksi dari Baja Paduan Menengah dianjurkan menggunakan holding
time 15 – 25 menit, tidak tergantung ukuran benda kerja.
Macam Coran Temperatur Penuangan (⁰C)
PaduanLRingan L650 – 750
Brons L L1.100 - 1.250
Kuningan L L950 – 1.100
BesiLCor L L1.250 – 1.450
BajaLCor L1.500 – 1.550
19
2.10 Uji Impak
Pengujian impak adalah alat untuk mengetahui harga ketangguhan dari
material. Ketangguhan sendiri adalah ketahanan bahan terhadap beban kejut atau
tumbukan. Ketangguhan bisa juga diartikan sebagai jumlah energi yang diserap
material hingga terjadi perpatahan. Maksud utama dari pengujian impact yaitu
untuk mengukur kegetasan atau keuletan material uji karena beban kejut dengan
cara mengukur energi potensialnya. Sebuah palu godam yang dijatuhkan pada
sudut ketinggian tertentu (Bahtiar dkk, 2014:458).
Gambar 2.6 Mekanisme Pembebanan Metode Charpy dan Metode Izod
(Dieter, George E (1988:472)
Pada penelitian ini, peneliti menggunakan metode charpy. Spesimen yang
dibuat berdasarkan ukuran standar ASTM E23. Gambar spesimen uji impak
ASTM E23 dapat dilihat pada gambar 2.11.
Gambar 2.7 Spesimen Uji Impak ASTM E23 (Bahtiar dkk, 2014:458)
Sesuai dengan pernyataan diatas bahwa hasil uji impak tidak dapat
diketahui secara langsung, maka untuk mengetahui tenaga yang dibutuhkan untuk
merusak atau mematahkan spesimen (benda uji) diperlukan perhitungan. Tenaga
20
yang diserap benda uji atau tenaga untuk mematahkan benda uji dapat ditulis
seperti persamaan 2.1.
E = GR (cos β − cos α) (Ismail, 2012: 9) (2.1)
Dengan: G = mg
Keterangan:
E = besarnya energi yang diserap (Joule)
m = massa palu godam (kg)
g = percepatan grafitasi (9,81 m/s2)
R = jarak titik putar ke titik berat palu godam (m)
α = sudut jatuh (0)
β = sudut ayun (0)
Sehingga harga impak dapat dihitung dengan persamaan 2.2.
HI =E
A (Ismail, F. 2012: 9) (2.2)
Keterangan:
HI = Harga Impak (J/mm2)
E = Energi yang diserap (J)
A = Luas penampang (mm2)
2.11 Pengujian Kekerasan (Vickers)
Pada tahap ujitkekerasantyaitu diartikan sebagai kemampuan suatu
material atau spesimen terhadap pembebanan, yaitu ketika gaya tertentu diberikan
pada suatu material. Adapun jenis pada oengujian kekerasan ini diantaranya
dengan metode goresan, penekanan, dan dinamik (Koswara, 1991:15).
Pengujian dilakukan untuk memperoleh hasil atau angka dengan cara di
kasih tekanan. Menurut Schonmentz, Gruber, (1985) ada tiga jenis metode
penekanan, yaitu : Brinnel, Rockwell, Vickers, yang masing-masing metode
tersebut punya kelebihan dan kekurangan. Pengujian kekerasan yang digunakan
dalam penelitian ini adalah dengan metode Vickers. Menurut Poerwadarminta,
(1994) Uji kekerasan vickers menggunakan indentor piramida intan, besar sudut
antar permukaan piramida intan yang saling berhadapan adalah 136 derajat. Ada
21
dua rentang kekuatan yang berbeda, yaitu micro (10g – 1000g) dan macro (1kg –
100kg). Pengujian Vickers mempunyai beberapa kelebihan sebagai berikut :
Skala kekerasan yang continue untuk rentang yang luas, dari yang sangat
lunak dengan nilai 5 maupun yang sangat keras dengan nilai 1500 karena indentor
intan yang sangat keras.
Dapat dilakukan pada benda benda pada ketipisan 0,006 inchi.
Dianjurkan untuk pengujian material yang sudah di proses case hardening,
dan proses pelapisan dengan logam lain yang lebih keras.
Gambar 2.8 Bentuk Indentor Vickers
HV= 1,854 P/d2
HVl= AngkalkekerasanlVickers
Pl= Beban l
D2l= Panjangldiagonallbekaslinjakan
2.12 Struktur Mikro
(Edih, 1994:132) menjelaskan bahwatpengujiantstruktur mikro adalah t
struktur mikro pada material uji dengan melihat bentuk kristal logam untuk
mengidentifikasi jenis logamnya, perbesaran yang di lakukan mulai dari 30 –
3000 kali perbesaran dengan menggunakan mikroskop industri edx. Dengan
pengujian mikrostruktur bisa terlihat t cacat porositas, maksudnya ada cacat pada
hasil material atau benda cor yang di hasilkan yang bisa mempengaruhi kualitas
dari material (Nurhadi, 2010), adapaun penyebab cacat porositas ini di jelaskan
sebagi berikut :
a. Waktu penuangan temperaturnya tinggi.
b. Adapaun gas yang terserap oleh logam cair saat penuangan.
c. Reaksilantarallogamlindukldenganluaplairldarilcetakan.
22
d. Larutnya gas hidrogen yang banyak.
e. Cetakan tidak bersih atau kering.
f. Permeabilitas pasir yang kurang bagus.
Berikut ini adalah gambar alat uji struktur mikro:
Gambar 2.9 Alat Uji Foto Mikro (Mikroskop Optic)
Penjelasan untuk gambar 2.9 diatas adalah alat uji mikro struktur yang fungsinya
untuk melihat atau mengambil struktur mikro pada material atau spesimen uji
yang diinginkan. Perbesaran gambar dari alat diatas mulai 200 x perbesaran
hingga 3000, maka struktur pada sebuah material bisa terlihat dengan jelas
struktur kandunganya.
Di bawah ini adalah contoh dari gambar mikro struktur material aluminium
paduan silikon murni pada gambar 2.10 berikut ini.
Gambar 2.10 Struktu mikro pada aluminium padua silikon