PENGARUH SEMPROTAN AIR LAUT

TERHADAP

SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN ALUMINIUM

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

Disusun Oleh:

GALIH RADYA SUKMA NIM : 035214035

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

2008

PENGARUH SEMPROTAN AIR LAUT

TERHADAP

SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADUAN ALUMINIUM

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

Disusun Oleh:

GALIH RADYA SUKMA NIM : 023214035

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

2008

i

THE EFFECT OF SEA WATER SPRAY

ON PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES

OF ALUMINIUM ALLOYS

FINAL PROJECT

Presented as Partial fulfillment of the Requirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering

By :

GALIH RADYA SUKMA

Student Number : 035214035

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA

2008

ii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya

yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan

Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang

pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu

dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 28 Juli 2008

Penulis

v

vi

SSeebbuuaahh KKaarryyaa UUnnttuukk::

• Tuhan Yesus Kristus Kasih-Nya yang selalu memberi kekuatan…

• Bapak Sugiat, Ibu Ferryningsih, C.L.,

Bryan Yanu Artha

Keluarga yang selalu memberi segala macam

dukungan…

• Evivania Dian P. Pacar,saudara,teman,sahabat,sekaligus musuh yang

selalu sabar…

• Arie Tunggul, Albert “pakDhe”, Heri “Boyo”

Teman teman ”Up2u camp” yang selalu memberi dan

menerima pinjaman utang…

• Up 2 U….. Teman teman yang menjadi keluarga…

• Warga Teknik mesin USD, terlebih angkatan 2003

• Wilson,yang ikut ikutan ambil judul

• Keluarga besar TEKSAPALA

• INDONESIA…

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Tuhan Y.M.E. yang telah memberi anugerah,

berkat, rahmat dan kekuatan serta semangat, harapan baru yang berlimpah dan

tiada henti di dalam penulisan tugas akhir ini hingga selesai.

Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi bagi

mahasiswa Teknik Mesin sebelum dinyatakan lulus sebagai Sarjana Teknik.

Dalam pelaksanaan dan penulisan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan berbagai

pihak, baik berupa materi, bimbingan, kerja sama serta dukungan moril. Dalam

kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada :

1. Romo Ir. Greg. Heliarko, S.J., S.S., B.S.T., M.A., M.Sc., selaku Dekan

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Bapak Budi Sugiharto, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik

Mesin Universitas Sanata Dharma.

3. Bapak Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Dosen pembimbing

akademik..

4. Bapak Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas

Akhir.

5. Seluruh dosen dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas

Sanata Dharma.

6. Bapak Martono, Bapak Ronny, Bapak Intan dan semua Laboran yang lain.

viii

7. Kepada Bapak, Ibu, dan Adik saya tercinta, terimakasih atas dukungan

moral, finansial, doa dan motivasi yang tiada henti hingga tugas akhir ini

bisa selesai.

8. Evivania Dian P, terimakasih atas segalanya.

9. Teman-teman satu apartemen, teman-teman satu Universitas Sanata

Dharma, Albert Kurnia, Ari T.S, Heri Setyo W, Wilson Numbery, Ronny

Paulus, rekan-rekan dan semua pihak yang membantu dalam penulisan

tugas akhir ini.

Yogyakarta, 28 Juli 2008

Penulis

ix

INTISARI

Pada penelitian ini bahan yang digunakan adalah paduan aluminium dengan komposisi kimia 94,04% Al, 2,73% Si, 1,249% Zn dan unsur-unsur lainya. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis paduan Aluminium tanpa perlakuan dan paduan Aluminium dengan mendapat perlakuan penyemprotan air laut.

Proses penelitian yang dilakukan adalah paduan aluminium yang disemprot dengan air laut pada variasi waktu 15 hari dan 30 hari. Pengujian yang dilakukan adalah uji tarik, uji kelelahan, dan analisis struktur mikro dan makro.

Kekuatan tarik dan regangan pada paduan aluminium yang mengalami penyemprotan 15 hari, yaitu 14,06 Kg/mm², 2,03 % dan 30 hari, yaitu 14,08 Kg/mm², 1,54% mengalami perubahan bila dibandingkan dengan hasil paduan Aluminium tanpa perlakuan yaitu 17,26 Kg/mm², 0,99 %. Kekuatan lelah paduan Aluminium tanpa perlakuan lebih baik daripada paduan Aluminium hasil penyemprotan 15 hari dan 30 hari. Struktur kristal paduan Aluminium tidak mengalami perubahan. Hanya mengalami perubahan pada permukaan benda uji.

x

xi

DAFTAR ISI

Hal.

HALAMAN JUDUL……………..………………………………………...... i

HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING..…………………………...... iii

HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI DAN DEKAN ………................... iv

HALAMAN PERNYATAAN..………………………………….................... v

HALAMAN PERSEMBAHAN …………………………………………….. vi

HALAMAN PUBLIKASI…………………………………………………… vii

KATA PENGANTAR...................................................................................... viii

INTISARI……………………………………………………………………. x

DAFTAR ISI………………………………………………………................. xi

DAFTAR TABEL ……………………………………………........................ xv

DAFTAR GAMBAR ……………………………………………................... xvi

BAB I PENDAHULUAN ……………………………................................... 1

1.1. Latar Belakang Penelitian……………………………............... 1

1.2. Tujuan Penelitian…………....………………….………............ 2

1.3. Batasan Penelitian…...…………....……………….................... 3

BAB II DASAR TEORI………………….......…….…………………........... 4

2.1. Sifat-sifat Aluminium …………………………………………. 4

2.2. Produksi Alumina........................................................................ 6

xii

2.2.1. Proses Pengolahan Alumina.............................................. 6

2.3. Aluminium Murni........................................................................ 7

2.4. Paduan Aluminium...................................................................... 9

2.4.1. Klasifikasi Paduan Aluminium......................................... 9

2.4.2. Paduan Aluminium Cor..................................................... 11

2.4.3. Paduan Al-Cu…………………………………………… 12

2.4.4. Paduan Al─Si, Al─Si─Mg dan Al─Si─Cu...................... 14

2.4.5. Paduan Al-Mg................................................................... 17

2.4.6. Paduan Al-Mn................................................................... 19

2.4.7. Paduan Al-Mg-Zn………………………………………. 19

2.4.8. Paduan Aluminium Tahan Panas...................................... 19

2.5. Pengaruh Unsur Paduan Dalam Aluminium............................... 20

2.6. Pengujian Bahan.......................................................................... 23

2.7. Pengujian Merusak…………………………………………….. 25

2.7.1. Pengujian Tarik…………………………………………. 25

2.7.2. Pengujian Kelelahan…………………………………….. 29

2.8. Korosi.......................................................................................... 30

2.8.1. Macam – Macam Korosi................................................... 32

2.8.2. Laju Korosi……………………………………………… 34

2.8.3. Faktor–faktor yang Mempengaruhi Korosi Baja Karbon

di Air Laut........................................................................

35

2.8.4. Lelah Korosi ( corrosion fatigue ).................................... 36

xiii

2.9. Pengujian Struktur Kristal……………………………………... 37

2.10. Patahan Dan Putus Pada Benda Uji……………………………. 38

2.11. Kelelahan Pada Bahan Uji……………………………………... 43

2.12. Retakan (Crack)……………………………………………….. 48

BAB III METODE PENELITIAN…………………………………………... 49

3.1. Skema Penelitian......................................................................... 50

3.2. Bahan dan Peralatan.................................................................... 51

3.3. Pembuatan Benda Uji (spesimen)............................................... 52

3.3.1. Uji Tarik............................................................................ 52

3.3.2. Uji Kelelahan..................................................................... 54

3.3.3. Struktur Mikro................................................................... 55

3.4. Pengujian Bahan……………………………………………….. 55

3.4.1. Pengujian Tarik................................................................. 55

3.4.2. Pengujian Kelelahan…………………………………….. 56

3.4.3. Pengujian Struktu Mikro................................................... 57

3.4.4. Pengujian Struktur Makro………………………………. 58

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN…………………….. 59

4.1. Hasil Uji Komposisi…………………………………………… 59

4.2. Pengujian Tarik........................................................................... 60

4.2.1. Pembahasan Uji Tarik…………………………………... 62

4.3. Pengujian Kelelahan.................................................................... 63

4.3.1. Pembahasan Uji Kelelahan................................................ 67

xiv

4.4. Pengamatan Struktur Mikro........................................................ 67

4.4.1. Pembahasan Struktur Mikro.............................................. 70

4.5. Pengamatan Struktur Makro........................................................ 70

4.5.1. Pembahasan Struktur Makro............................................. 72

BAB V PENUTUP…………………………………………………………... 73

5.1. Kesimpulan.................................................................................. 73

5.2. Saran............................................................................................ 74

DAFTAR PUSTAKA....................................................................................... 75

LAMPIRAN...................................................................................................... 76

DAFTAR TABEL

Hal.

Tabel 2.1. Sifat-sifat Fisik Aluminium......................................................... 7

Tabel 2.2. Sifat-Sifat Mekanik Aluminium................................................... 8

Tabel 2.3. Klasifikasi Paduan Aluminium Cor............................................. 10

Tabel 2.4. Klasifikasi Paduan Aluminium Tempa........................................ 10

Tabel 2.5. Sifat-Sifat Mekanis Paduan Aluminium Cor............................... 11

Tabel 2.6. Pengaruh Unsur Paduan Pada Aluminium................................... 12

Tabel 2.7. Fasa Presipitasi Selama Penuaan Paduan Biner Al-Cu………… 13

Tabel 2.8. Kekuatan Tarik Panas Paduan Al-Si-Ni-Mg………………….... 15

Tabel 2.9. Sifat-Sifat Mekanis Paduan Al-Mg-Si......................................... 16

Tabel 2.10. Sifat-Sifat Mekanik Paduan Al-Cu-Mg....................................... 18

Tabel 3.1. Ukuran Benda Uji Tarik menurut standar SII.0148-76................ 53

Tabel 4.1. Komposisi Paduan Aluminium.................................................... 59

Tabel 4.2. Data Uji Tarik Benda Uji Tanpa perlakuan................................. 61

Tabel 4.3. Data Uji Tarik Benda Uji Penyemprotan selama 15 hari...... 61

Tabel 4.4. Data Uji Tarik Benda Uji penyemprotan selama 30 hari......... 61

Tabel 4.5. Data Uji Kelelahan Tanpa perlakuan........................................... 64

Tabel 4.6. Data uji Kelelahan Benda Uji penyemprotan selama 15 hari.. 65

Tabel 4.7. Data uji Kelelahan Benda Uji penyemprotan selama 30 hari.. 66

Tabel L.1. Standarisasi JIS............................................................................ 80

xv

DAFTAR GAMBAR

Hal.

Gambar 2.1. Hubungan Tegangan dan Regangan Uji Tarik......................... 26

Gambar 2.2. Diagram S-N Untuk Logam Besi dan Bukan Besi................... 30

Gambar 2.3. Macam-Macam Bentuk Patahan............................................... 40

Gambar 2.4. Retak Ductile Paduan Al – Si………………………………... 41

Gambar 2.5. Retak Getas Paduan Al – Si………………………………...... 42

Gambar 3.1. Benda Uji Tarik........................................................................ 52

Gambar 3.2. Benda Uji Kelelahan................................................................. 54

Gambar 3.3. Benda Uji Kekerasan dan Struktur Mikro................................ 55

Gambar 4.1. Diagram Perbandingan Uji Tarik.............................................. 62

Gambar 4.2. Grafik Uji Tarik Spesimen Tanpa perlakuan........................... 64

Gambar 4.3. Grafik Uji Tarik Spesimen Penyemprotan 15 hari................... 65

Gambar 4.4. Grafik Uji Tarik Spesimen Penyemprotan 30 hari................... 66

Gambar 4.5. Grafik Perbandingan Uji tarik.................................................. 67

Gambar 4.6. Kawat dengan ukuran sebenarnya 0,13 mm dengan

perbesaran 200×........................................................................

68

Gambar 4.7. Struktur Mikro Pada Kondisi Tanpa perlakuan, perbesaran

200×..........................................................................................

68

Gambar 4.8. Struktur Mikro Pada penyemprotan selama 15 hari,

perbesaran 200× ..............

69

xvi

Gambar 4.9. Struktur Mikro Pada penyemprotan selama 30 hari,

perbesaran 200× ..............

69

Gambar 4.10 Penampang Patahan Lelah Tanpa perlakuan........................... 71

Gambar 4.11 Penampang Patahan Lelah Material penyemprotan selama 15

hari...............................

71

Gambar 4.12 Penampang Patahan Lelah Material penyemprotan selama 30

hari...............................

72

Gambar L.1. Alat foto mikro......................................................................... 77

Gambar L.2. Alat Uji tarik............................................................................. 77

Gambar L.3. Alat penyemprotan.................................................................... 78

Gambar L.4. Alat Uji Kelelahan.................................................................... 78

xvii

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Penelitian

Penggunaan aluminium sebagai logam setiap tahunnya adalah pada urutan

kedua setelah besi dan baja,yang tertinggi diantara logam non ferro. Produksi

aluminium tahunan didunia mencapai 15 juta ton per tahun pada tahun 1981.

( Surdia T,Saito S, : Pengetahuan Bahan Teknik, hal 129)

Sebagian besar belahan bumi Indonesia ini berupa lautan, sehingga

kehidupan manusiapun tidak bisa lepas dari laut. Kemajuan teknologi khususnya

bidang industri perkembangannya semakin pesat, tidak hanya di daratan,

melainkan sudah merambah ke daerah lautan. Seperti misalnya penambangan

lepas pantai, adanya kincir-kincir yang berada di tepi pantai, dan lain sebagainya.

Masalah bidang industri yang berada di laut maupun di darat, sepintas hanya

berbeda letak saja, akan tetapi banyak perbedaan yang sangat mendasar. Air laut

mempunyai sifat korosif, sangat destruktif dan merusak,sehingga sangat

mempengaruhi kemajuan industri saat ini. Dengan sifat air laut yang korosif ini,

maka dicari bahan-bahan yang tahan terhadap korosi di lingkungan air laut.

Permintaan akan kebutuhan industri dalam jumlah yang cukup besar dan

kualitas baik juga tentunya, menjadi tangung jawab dan motivasi manusia untuk

terus dapat mengolah dan menciptakan sesuatu yang bermanfaat dari sumber daya

yang ada. Khususnya pada bidang teknik yang melakukan penelitian dan

pengujian pada bahan-bahan yang berkualitas, tahan terhadap korosi, baik di

1

2

lingkungan air laut maupun lingkungan yang lain. Karena dari bermacam bahan

yang ada tersebut mempunyai sifat dan karakter yang berbeda-beda seperti sifat

fisis, mekanik, komposisi, dan mempunyai kelebihan dan kekurangan juga

tentunya.

Berdasarkan dari hal-hal tersebut, penulis akan melakukan penelitian

mengenai paduan aluminium. Yang mana penelitian ini sebagai bahan tugas akhir,

karena penggunaan aluminium yang semakin banyak dipergunakan dalam

berbagai bidang dewasa ini. Ini disebabkan karena aluminium mempunyai sifat

tahan korosi, tidak beracun, ringan, pengahantar panas yang baik dan mudah

dibentuk.

Karena sifat aluminium yang tahan terhadap korosi maka diperlukan

penelitian pengaruh semprotan air laut terhadap paduan aluminium. Karena

penggunaan paduan aluminium yang semakin banyak. Selain dipergunakan untuk

peralatan rumah tangga, aluminium banyak juga dipergunakan untuk keperluan

industri diantaranya bahan untuk body pesawat terbang, mobil, kapal laut,

elektronik, konstruksi dan lain sebagainya.

1.2. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh semprotan air laut

terhadap sifat fisis dan mekanis pada paduan aluminium, yaitu :

1. Kekuatan tarik

2. Kelelahan

3. Struktur Mikro dan Struktur Makro

3

1.3. Batasan Penelitian

Dalam penelitian ini diberikan batasan-batasan masalah agar dapat terarah

dan lebih sistematis. Paduan Aluminium (Al 94,038% - Si 2,733 % - Zn 1,249%)

berbentuk batangan berdiameter 12 mm tanpa perlakuan, dan sebagian akan

mendapat perlakuan yaitu disemprot dengan air laut dengan variasi waktu

penyemprotan adalah 15 hari, dan 30 hari. Kemudian akan diuji kekuatan tariknya

dengan mesin uji tarik dan kelelahan dengan uji kelelahan Rotary Bending.

BAB II

DASAR TEORI

Aluminium merupakan logam ringan yang mempunyai ketahanan korosi

yang baik dan hantaran listrik yang baik dan sifat-sifat yang baik lainnya sebagai

sifat logam. Sebagai tambahan terhadap kekuatan mekaniknya yang sangat

meningkat dengan penambahan Cu, Mg, Si, Mn, Zn, Ni, dan lain sebagainya,

secara satu persatu atau bersama-sama, memberikan juga sifat-sifat baik lainnya

seperti tahan korosi, ketahanan aus, koefisien pemuaian rendah dan lain

sebagainya. Material ini dipergunakan di dalam bidang yang luas.

2.1. Sifat-sifat aluminium

Keunggulan aluminium dibandingkan dengan material lain dapat dilihat

dari sifat-sifat yang dimilikinya, antara lain :

1. Sifat utama adalah massa jenis yang rendah, berat aluminium yang

hanya sepertiga dari berat baja, berat jenis aluminium 2700 Kg/m3,

sedangkan berat jenis baja sebesar 7700 Kg/m3, kekuatan tarik 90 –

120 Mpa, tegangan luluh 34 Mpa, kekerasan 23 BHN dan modulus

elastisitas (E) sebesar 70000 N/mm2.

2. Tahan terhadap korosi (Corrosion Resistance), untuk logam non ferro

dijelaskan bahwa semakin besar kerapatannya maka semakin baik daya

tahan korosinya, tetapi untuk aluminium ada pengecualian. Hal ini

disebabkan oleh lapisan atau selaput tipis oksida transparan dan jenuh

4

5

oksigen di seluruh permukaan, selaput ini mengendalikan laju korosi

dan melindungi lapisan di bawahnya.

3. Sifat mekanis (Mechanical Properties), aluminium mempunyai

kekuatan tarik, kekerasan, dan sifat mekanis lain yang sebanding

dengan paduan bukan besi (non ferrous alloys) lainnya, dan juga

sebanding dengan beberapa jenis baja.

4. Penghantar panas dan listrik yang baik (Head and Electrical

Conductivity), disamping daya tahan yang baik terhadap korosi,

aluminium memiliki daya hantar panas dan listrik yang tinggi, daya

hantar listrik aluminium murni sekitar 60 % dari daya hantar tembaga.

5. Tidak beracun (Nontoxicity), aluminium dapat digunakan sebagai

bahan pembungkus atau kaleng makanan dan minuman. Hal ini

disebabkan reaksi kimia antara makanan atau minuman dengan

aluminium tidak menghasilkan zat beracun yang membahayakan

kesehatan manusia.

6. Sifat mampu bentuk (Formability), aluminium dapat dibentuk dengan

mudah, aluminium mempunyai sifat mudah untuk ditempa

(Malleability) yang memungkinkannya dibuat dalam bentuk plat atau

lembaran tipis.

7. Titik lebur rendah (Melting Point), titik lebur aluminium relatif rendah

(6600C) sehingga sangat baik untuk proses penuangan dengan waktu

peleburan relatif singkat dan biaya operasi lebih murah.

6

2.2. Produksi Alumina

Aluminium di produksi dari bauksit yang merupakan campuran gibbsite

[Al (OH)3], diaspore [Al O(OH)] dan mineral lempung seperti kaolinit [Al2 Si2O5

(OH)4]. Proses aluminium dari bauksit melalui dua tahap, yaitu :

a. Proses pengolahan alumina (Al2O3)

b. Proses Elektrolisa alumina menjadi aluminium

Proses produksi dibuat dua tahap karena sedikit lebih sulit untuk memisahkan

antara alumina dan bauksit.

2.2.1. Proses Pengolahan Alumina

Proses pengolahan bauksit menjadi alumina dilakukan melalui suatu

rangkaian proses yang di sebut proses Bayer. Bauksit di masukkan ke dalam

larutan (Na OH) dan alumina yang terdapat di dalamnya akan membentuk sodium

aluminat. Setelah pemisahan sodium aluminat dari zat lainnya, lalu didinginkan

secara perlahan sampai temperatur 250C ─ 350C untuk mengendapkan aluminium

hidroksida Al (OH)3, kemudian Al (OH)3 dicuci dan selanjutnya dipanaskan

sampai temperatur 1100C ─ 1200C untuk menghasilkan aluminium oksida

(Al2O3). Dari proses tersebut didapatkan alumina yang siap pakai.

Pada proses elektrolisa alumina, alumina yang telah diperoleh melalui

proses pengolahan bauksit, diproses lagi secara elektrolisa pada temperatur tinggi

dengan proses Hall─Heroult. Karena alumina mempunyai titik leleh yang tinggi

(20000C), maka alumina tersebut dilarutkan ke dalam cairan Criolite (Na3Al F6)

yang bertindak sebagai elektrolit, sehingga titik leleh menjadi lebih rendah

7

(10000C). (Sumber : Malau V : Bahan Teknik Manufaktur, Diktat Kuliah,USD

Yogyakarta)

Apabila arus listrik melewatinya, alumina bermuatan positif akan tertarik ke

pelapis dapur yang merupakan elektroda negatif (katoda), dan akan di dapat

aluminium cair yang terkumpul di dasar dapur dan dapat di ambil bila perlu,

sementara oksigen akan sampai ke anoda dan terbakar.

2.3. Aluminium Murni

Aluminium yang didapat dalam keadaan cair dengan elektrolisa, umumnya

mencapai kemurnian 99,85 % berat. Dengan mengelektrolisa kembali dapat

dicapai kemurnian 99,99 % berat yaitu dicapai dengan empat angka sembilan.

Tabel 2.1 Sifat-sifat Fisik Aluminium

(Sumber : Surdia T,Saito S, : Pengetahuan Bahan Teknik, hal 134)

Sifat-sifat Kemurnian Al (%)

99,996 > 99,0

Massa jenis (200C)

Titik cair

Panas jenis (cal/g0C)(100)

Hantaran listrik (%)

Tahanan listrik koefisien temperatur (0C)

Koefisien pemuaian (20-1000C)

Jenis kristal, kontraksi kisi

2,6989

660,2

0,2226

64,94

0,00429

23,86 ×10-6

Fcc,a = 4,013kX

2,71

653-657

0,2297

59

0,0115

23 x 10-6

Fcc,a = 4,04kX

Catatan : fcc = face centered cubic ; kubus berpusat muka

8

Tabel 2.2 Sifat-Sifat Mekanik Aluminium

(Sumber : Surdia T,Saito S, :Pengetahuan Bahan Teknik, hal 134)

Sifat-sifat Kemurnian Al (%)

99,996 >99,0

Diaging 75% dirol

dingin Diaging H18

Kekuatan tarik (kg/mm2)

Kekuatan mulur(0,2%)(kg /mm2)

Perpanjangan (%)

Kekerasan Brinell

4,9

1,3

48,8

17

11,6

11,0

5,5

27

9,3

3,5

35

23

16,9

14,8

5

4,4

Sifat-sifat fisik dan sifat-sifat mekanik yang ditunjukkan dalam tabel 2.1 dan

tabel 2.2, ketahanan korosi berubah menurut kemurnian, aluminium dengan

kemurnian 99,0 % atau di atasnya dapat dipergunakan di udara selama bertahun-

tahun. Hantaran listrik aluminium kira-kira 65 % dari hantaran listrik tembaga,

tetapi massa jenisnya kira-kira sepertiganya sehingga memungkinkan untuk

perluasan penampangnya. Oleh karena itu dapat dipergunakan untuk kabel-kabel

tenaga dan bisa untuk lembaran tipis (foil). Aluminium dengan kadar 99,0 %

dapat dipergunakan untuk reflektor yang memerlukan reflektipitas yang tinggi dan

juga untuk kodensor elektrolitik dipergunakan aluminium dengan angka sembilan

empat.

9

2.4. Paduan Aluminium

Penggunaan aluminium pada umumnya terbatas pada aplikasi yang tidak

terlalu mengutamakan faktor kekuatan seperti penghantar panas dan listrik,

perlengkapan bidang kimia, lembaran (plat) dan sebagainya. Salah satu usaha

untuk meningkatkan aluminium murni adalah dengan proses pengerasan regang

atau dengan perlakuan panas (heat tretment). Tetapi cara ini tidak senantiasa

memuaskan bila tujuan utama adalah untuk menaikan kekuatan bahan.

Pada perkembangan selanjutnya, peningkatan kekuatan aluminium dapat

dicapai dengan menambahkan unsur-unsur paduan ke dalam aluminium. Unsur-

unsur paduan tersebut dapat berupa tambahan tembaga (Cu), Mangan (Mn),

silikon (Si), magnesium (Mg), seng (Zn), dan lain-lain. Kekuatan aluminium

paduan dapat dinaikan lagi dengan pengerasan regang atau dengan perlakuan

panas. Sifat-sifat lainnya seperti mampu cor dan mampu mesin juga bertambah

baik, dengan demikian penggunaan aluminium paduan lebih luas dibandingkan

dengan aluminium murni.

2.4.1. Klasifikasi Paduan Aluminium

Paduan aluminium diklasifikasikan dalam berbagai standard oleh berbagai

negara. Paduan aluminium diklasifikasikan menjadi dua kelompok umum yaitu :

Paduan aluminium cor (cast aluminium alloys)

Paduan aluminium tempa (wrought aluminium alloys)

Setiap kelompok tersebut dibagi lagi menjadi dua kategori, yaitu paduan

dengan perlakuan panas (heat treatable alloys) dan paduan tanpa perlakuan panas

10

(non heat treatable alloys). Sistem penandaan untuk kedua kelompok paduan

tersebut tercantum pada tabel di bawah ini :

Tabel 2.3 Klasifikasi Paduan Aluminium Cor

Elemen Paduan Utama Aluminium Kode/Grup

Aluminium, 99% atau lebih besar 1XX.X

Tembaga (Copper = Cu) 2XX.X

Silicon dgn Cu dan/atau Mg 3XX.X

Silicon (Si) 4XX.X

Magnesium (Mg) 5XX.X

Zinc 7XX.X

Tin 8XX.X

Elemen lain 9XX.X

Tabel 2.4 Klasifikasi Paduan Aluminium Tempa

Elemen Paduan Utama Aluminium Kode/Grup

Aluminium, 99% atau lebih besar 1XXX

Tembaga (Copper = Cu) 2XXX

Manganese (Mn) 3XXX

Silicon (Si) 4XXX

Magnesium (Mg) 5XXX

Magnesium & Silicon 6XXX

Seng (Zn = Zinc) 7XXX

Elemen lain 8XXX

11

2.4.2. Paduan Aluminium Cor

Struktur mikro paduan aluminium cor (berhubungan erat dengan sifat-sifat

mekaniknya) terutama tergantung pada laju pendinginan saat pengecoran

dilakukan. Laju pendinginan ini tergantung pada jenis cetakan yang digunakan.

Dengan cetakan logam, pendinginan akan berlangsung lebih cepat dibanding

dengan cetakan pasir sehingga struktur logam cor yang dihasilkan akan lebih

halus dan menyebabkan peningkatan sifat mekaniknya. Tabel di bawah ini

memperlihatkan sifat-sifat mekanik beberapa paduan aluminium cor.

Tabel 2.5 Sifat-Sifat Mekanis Paduan Aluminium Cor

(Sumber : Malau V : Bahan Teknik Manufaktur, Diktat Kuliah,USD Yogyakarta)

Paduan Komposisi

Rata-rata (%)

Proses

Pembuatan

Perlakuan

Panas

2yoσ

(Mpa)

uσ

(Mpa)

Regangan

(%)

295.0 4,5 Cu - 1 Si Cetakan pasir T6 165 250 5

308.0 5,5 Si - 4,5 Cu Cetakan pasir F 90 150 1

356.0 7Si - 0,3 Mg Cetakan pasir T6 160 230 1,5

390.0 17Si – 4,5Cu-

0,6Mg

Cetakan pasir

Tekanan

T6

T5

270

290

280

310

<0,5

1

413.0 12Si – 1,3 Fe Tekanan F 160 280 3

712.0 5,8Zn - 0,6 Mg

- 0,5Cr - 0,2Ti Cetakan pasir F 130 200 5

12

Tabel 2.6 Pengaruh Unsur Paduan Pada Aluminium

(Sumber : Suroto,A.Sudibyo,b.Ilmu Logam)

Mg Cu Si Zn Mn Pb

Batas getas + + + + + ++ + 0

Daya tahan terhadap korosi ++ - ++ - ++ 0

Kemampuan dituang + 0 ++ 0 0 0

Kemampuan diproses cutting + 0 + + - +

keterangan :

++ : Sangat meningkat

+ : Meningkat

- : Menurun

0 : Tidak berpengaruh

Disamping sifat-sifat tersebut, ada beberapa sifat penting yang diperoleh

dari paduan aluminium, yaitu dengan kemampuan dispersi, hal ini dengan

memberikan paduan tembaga dan seng atau paduan magnesium-silisium (Mg Si2)

atau Magnesium-seng (Mg-Zn2) dengan demikian dapat diketahui perbedaan

antara aluminium yang dapat dikeraskan dengan aluminium yang tidak dapat

dikeraskan, ini sangat penting bagi proses pengerjaan.

2.4.3. Paduan Al-Cu

Paduan Al-Cu sangat jarang digunakan karena tingkat kecairannya jelek.

Paduan Al-Cu dapat di perbaiki dengan menambahkan unsur Si. Karena bahan ini

memiliki sifat cukup baik pada penggunaan suhu tinggi bisa ditambahkan unsur

Ni dan Mg.

13

Paduan aluminium dengan kadar Cu 4,5 % memiliki sifat-sifat mekanis dan

mampu mesin yang baik, sedangkan mampu cor bahan ini kurang baik.

Paduan Al-Cu-Si dengan kadar 4 – 5 % Si pada paduan dapat memperbaiki

mampu cor aluminium. Paduan Al-Cu-Si biasa dipakai untuk rangka utama katup-

katup. Komposisi paduan adalah :

Cu : 4,20 %

Si : 4,58 %

Fe : 0,14 % dan

Al : sisanya

Tabel.2.7 Fasa Presipitasi Terbentuk Selama Penuaan Paduan Biner Al – Cu

(Sumber : Surdia, T.Saito,S.Pengetahuan Bahan Teknik, hal.132)

Konsentrasi paduan Temperatur

Penuaan (0C) 2 % Cu 3 %Cu 4 % Cu 4,5 % Cu

110

130

165

190

220

240

GP [1]

θ atau dan θ

GP [2] atau GP [1]

-

θ

θ

-

GP [1]

GP [1]

θdan GP [2] sesaat

θGP [2] terbatas

-

-

GP [1]

GP [1]

GP [1] dan GP [2]

GP[2]dan terbatasθ

θ

θ

GP [1]

GP [1]

-

GP [2]

θ

14

2.4.4. Paduan Al─Si, Al─Si─Mg dan Al─Si─Cu

Paduan Al – Si merupakan paduan aluminium yang paling banyak

digunakan dengan kadar Si yang bervariasi dari 5 – 20 %. Kebanyakan paduan ini

memiliki struktur mikro eutektik atau hypoeutektik (komposisi eutektik pada

12,17 % Si). Paduan ini mempunyai viskositas yang baik dan tahan terhadap

korosi serta memiliki mampu cor yang baik, sehingga terutama dipakai untuk

elemen-elemen mesin. Paduan ini relatif ringan, koefisien pemuaian rendah,

penghantar panas dan listrik yang baik. Bila paduan ini di cor, akan mempunyai

sifat mekanis rendah karena butir-butir Si cukup besar, sehingga pada saat

pengecoran perlu ditambahkan natrium untuk membuat kristal halus dan

memperbaiki sifat-sifat mekanisnya. Tapi cara ini tidak efektif untuk coran tebal.

Sifat-sifat mekanis paduan Al-Si dapat diperbaiki dengan menambahkan

Mg, Cu, atau Mn, dan selanjutnya diperbaiki dengan perlakuan panas.

Penambahan unsur Mg (0,3 – 1 %) pada paduan Al-Si akan menghasilkan

peningkatan cukup besar terhadap sifat-sifat mekanisnya. Dalam hal ini, unsur Mg

meningkatkan respon terhadap perlakuan panas bahan. Peningkatan tersebut

terjadi karena adanya presipitasi Mg2Si. Paduan 5053, 6063 dan 6061 merupakan

paduan dari sistim ini yang mempunyai kekuatan kurang baik sebagai paduan

tempa dibandingkan dengan paduan-paduan lainnya, tetapi sangat liat, sangat baik

mampu bentuknya pada temperatur kamar serta tahan korosi.

15

Tabel 2.8 Kekuatan Tarik Panas Paduan Al-Si-Ni-Mg

(Sumber : Surdia,T.Saito,S.Pengetahuan Bahan Teknik,hal.138)

Sifat-sifat mekanik Paduan Perlakuan Temp-

ratur uji

(0C)

Kekuatan

Tarik

(kgf/mm2)

Kekuatan

Mulur

(kgf/mm2)

Perpan-

jangan

(%)

Alcoan 325

Al-12,5Si-1,0Mg-

0,9Cu-

0,9Ni (untuk dibentuk)

T6: 510-5210C,4 jam

Dicelup dingin di air,

160-1740C,6-10 jam

Penuaan

24

240

316

371

39,2

11,2

4,2

2,5

32,2

7,7

2,5

1,4

8

30

60

120

Alcoa A 132

Al-12Si-2,5Ni-1,2Mg-

0,8Cu (untuk dicor

cetak)

T551: 168-1740C,14-18

Jam dianil, tanpa

Perlakuan perlarutan

24

204

316

25,2

16,1

7,7

19,6

9,5

3,5

0,5

2,0

8,0

Alcoa D 132

Al-9Si-3,5Cu-0,8Mg-

0,8Ni (untuk dicor

cetak)

T5: 2040C,7-9jam dianil,

tanpa perlakuan pelarutan

24

240

316

371

25,2

14,4

6,3

3,9

19,6

9,1

4,2

2,8

1,0

5,0

20,0

40,0

16

Tabel 2.9 Sifat-Sifat Mekanis Paduan Al-Mg-Si

(Sumber : Surdia,T.Saito,S.Pengetahuan Bahan Teknik,hal.140)

Paduan Keadaan Kekuatan

Tarik

(kgf/mm2)

Kekuatan

Mulur

(kgf/mm2)

Perpanjangan

(%)

Kekuatan

Geser

(kgf/mm2)

Kekerasan

Brinell

Batas

Lelah

Kgf/mm2)

6061 0

T4

T6

12,6

24,6

31,6

5,6

14,8

28,0

30

28

15

8,4

16,9

21,0

30

65

95

6,3

9,5

9,5

6063 T5

T6

T83

19,0

24,6

26,0

14,8

21,8

24,6

12

12

11

11,9

15,5

15,5

60

73

82

6,7

6,7

-

Penambahan unsur Cu (3-5 %) pada paduan Al-Si dapat juga meningkatkan

sifat-sifat mekanik paduan. Paduan Al-Si-Cu, dengan komposisi Si mendekati

komposisi eutektik dapat di gunakan pada suhu tinggi dengan koefisien muai

panjang relatif kecil, paduan ini banyak digunakan untuk bahan piston motor

bakar (internal combustion engine)

Duralumin (paduan seri 2017) merupakan salah satu paduan populer dari

aluminium dengan komposisi standard Al – 4 % Cu – 0,5 % Mg – 0,5 % Mn. Bila

kandungan unsur Mg ditingkatkan sehingga komposisi standarnya berubah

menjadi Al 4,5 % Cu 1,5 % Mn di namakan paduan 2024 dengan nama lamanya

duralumin super.

17

2.4.5. Paduan Al-Mg

Paduan aluminium dengan kadar Mg sekitar 4 – 10 % mempunyai

ketahanan korosi dan sifat-sifat mekanis yang baik. Paduan ini mempunyai

kekuatan tarik diatas 300 Mpa, dan perpanjangan diatas 12 % setelah perlakuan

panas. Paduan Al-Mg (disebut juga hidronalium) di pakai untuk bagian-bagian

dari alat-alat industri kimia, kapal laut, pesawat terbang yang membutuhkan daya

tahan terhadap korosi. Paduan mempunyai daya tahan sangat baik terhadap korosi

dalam air laut dan udara dengan kadar garam relatif tinggi.

Komposisi dari paduan ini :

Mg : 3,86 %

Si : 0,18 %

Mn : 0,39 %

Fe : 0,29 %

Cu : 0,07 % dan

Al : sisanya

Paduan seri 5052 dengan 2-3 % Mg dapat dengan mudah di tempa, dirol dan

di ekstrusi. Paduan 5056 merupakan paduan paling kuat dalam sistem ini, dan

dipakai setelah pengerasan bila diperlukan kekerasan tinggi. Paduan 5083 dengan

4,5 % Mg setelah dianil merupakan paduan cukup kuat dan mudah di las.

18

Tabel 2.10 Sifat-Sifat Mekanik Paduan Al-Cu-Mg

(Sumber : Malau V : Bahan Teknik Manufaktur,Diktat Kuliah, USD Yogyakarta)

Sifat-sifat mekanis Paduan Keadaan

Kekuatan

Tarik

(Mpa)

Kekuatan

Mulur

(Mpa

Regangan

(%)

Kekuatan

Geser

(Mpa)

Batas

Lelah

(Mpa)

17S

(2017)

0

T4

183

436

70

281

-

-

127

267

77

127

A17S

(A2017) T4 302 169 27 197 95

24S

(2024)

0

T4

T36

189

478

51,3

77

323

401

22

22

-

127

288

295

-

-

-

14S

(2014)

14S

(2014)

190

394

490

98

280

420

18

25

13

127

239

295

-

-

-

Paduan yang mengandung Cu mempunyai daya tahan jelek terhadap korosi,

bila kita ingin meningkatkan ketahanan korosinya maka biasanya pada permukaan

paduan tersebut dilapisi dengan aluminium murni atau paduan aluminium tahan

korosi. Paduan dengan sistem ini terutama dipakai sebagai bahan pesawat terbang.

19

2.4.6. Paduan Al-Mn

Mangan (Mn) merupakan unsur yang memperkuat aluminium tanpa

mengurangi ketahanan terhadap korosi, dan dipakai untuk membuat paduan tahan

korosi.

2.4.7. Paduan Al-Mg-Zn

Aluminium menyebabkan keseimbangan biner semu dengan senyawa antara

logam MgZn2, kelarutannya menurun apabila temperatur turun. Paduan bersifat

keras dan getas oleh korosi tegangan. Dengan penambahan kira-kira 0,3 % Mn

atau Cr, butir kristal padat diperhalus dan mengubah bentuk presipitasi serta

terhindar dari retakan korosi tegangan. Paduan tersebut dinamakan ESD,

duralumin super ekstra, mempunyai kekuatan tertinggi di antara paduan-paduan

lainnya. Penggunaan paduan ini terutama untuk bahan konstruksi pesawat terbang.

Paduan 7075 dengan komposisi :

Mg : 2,5 %

Cr : 0,3 %

Zn : 5,5 %

Cu : 1,5 %

Mn : 0,2 %

2.4.8. Paduan Aluminium Tahan Panas

Paduan Al-Cu-Ni-Mg mempunyai kekuatan konstan sampai suhu 3000C,

sehingga paduan ini banyak digunakan untuk piston atau tutup silinder.

20

Paduan Al-Si-Cu-Ni-Mg mempunyai koefisien muai rendah dan tahan suhu

tinggi sehingga paduan ini banyak digunakan untuk piston.

2.5. Pengaruh Unsur Paduan Dalam Aluminium

Paduan-paduan biasanya dipakai untuk meningkatkan pengaruh positif pada

aluminium tetapi memiliki pengaruh negatif juga.

1. Unsur Magnesium (Mg)

Unsur magnesium memberikan pengaruh positif yaitu :

Mempermudah proses penuaan

Meningkatkan kemampuan pengerjaan mesin

Meningkatkan daya tahan terhadap korosi

Meningkatkan kekuatan mekanis

Menghaluskan butiran kristal secara efektif

Meningkatkan ketahanan terhadap beban kejut / impact

Pengaruh negatif yang ditimbulkan unsur Mg :

Meningkatkan kemungkinan timbulnya cacat pada hasil cor.

2. Unsur Besi (Fe)

Pengaruh positif yang ditimbulkan unsur besi pada paduan aluminium :

Mencegah terjadinya penempelan logam cair pada cetakan selama proses

penuangan.

Pengaruh negatif yang ditimbulkan unsur besi :

Penurunan sifat mekanis

Penurunan kekuatan tarik

21

Timbulnya bintik keras pada hasil coran

Peningkatan cacat porositas.

3. Unsur Seng (Zn)

Pada paduan aluminium unsur seng memberikan pengaruh positif berupa :

Meningkatkan sifat mampu cor

Meningkatkan kemampuan dimesin

Mempermudah dalam pembentukan

Meningkatkan keuletan bahan

Meningkatkan kekuatan terhadap beban kejut.

Pengaruh negatif unsur seng pada paduan aluminium adalah :

Menurunkan ketahanan korosi

Menurunkan pengaruh baik dari unsur besi, dan bila kadar Zn terlalu tinggi

dapat menimbulkan cacat rongga udara.

4. Unsur Titanium (Ti)

Pengaruh positif dari unsur titanium pada aluminium adalah :

Meningkatkan kekuatan hasil cor pada temperatur tinggi

Memperhalus butir kristal dan permukaan

Mempermudah proses penuangan.

Unsur titanium memberikan pengaruh negatif terhadap paduan aluminium :

Menaikan viskositas logam cair dan mengurangi fluiditas logam cair.

5. Unsur Silikon (Si)

Pengaruh positif dari unsur silicon dalam paduan aluminium adalah :

Mempermudah proses pengecoran

22

Meningkatkan daya tahan terhadap korosi

Memperbaiki sifat-sifat atau karakteristik coran

Menurunkan penyusutan dalam hasil coran

Pengaruh negatif yang ditimbulkan unsur Si adalah :

Penurunan keuletan bahan terhadap beban kejut

Hasil cor akan rapuh jika kandungan silikon terlalu tinggi.

6. Unsur Mangan (Mn)

Pengaruh positif unsur mangan dalam paduan aluminium yaitu :

Meningkatkan kekuatan dan daya tahan pada temperatur tinggi

Meningkatkan daya tahan terhadap korosi

Mengurangi pengaruh buruk unsur besi

Pengaruh negatif yang ditimbulkan unsur mangan yaitu :

Menurunkan kemampuan penuangan

Meningkatkan kekerasan butiran partikel

7. Unsur Tembaga (Cu)

Pengaruh positif yang ditimbulkan unsur tembaga yaitu :

Meningkatkan kekerasan bahan

Memperbaiki kekuatan tarik

Mempermudah proses pengerjaan dengan mesin.

Pengaruh negatif yang ditimbulkan :

Menurunkan daya tahan terhadap korosi

Mengurangi keuletan bahan

Menurunkan kemampuan dibentuk dan di rol.

23

8. Unsur Nikel (Ni)

Pengaruh positif yang ditimbulkan unsur nikel yaitu :

Meningkatkan kekuatan dan ketahanan bahan pada temperatur tinggi

Penurunan pengaruh buruk unsur besi dalam paduan

Meningkatkan daya tahan terhadap korosi

2.6. Pengujian Bahan

Pengujian bahan dimaksudkan untuk mengetahui sifat-sifat bahan dari

bahan yang di uji. Sifat-sifat suatu bahan meliputi :

1. Sifat mekanis

Tegangan tarik

Modulus elastis

Beban patah

Tegangan kelelahan

Kekerasan

Tegangan elastis

Tahanan keausan,dll.

2. Sifat kimia

Tahanan pada korosi

Tahanan pada oksidasi

Stabilitas, reaktifitas

3. Sifat phisik

Kerapatan

24

Konduktivitas listrik

Konduktivitas panas

Reflektivitas

Energi permukaan

Suhu dan panas laten transformasi dll.

Secara garis besar, pengujian mekanis terhadap benda uji dapat dibedakan

atas pengujian bersifat merusak benda uji (destruktif) dan pengujian bersifat tidak

merusak benda uji (non destruktif). Pengujian bersifat merusak benda uji akan

menimbulkan kerusakan berarti pada benda uji setelah pengujian selesai.

Pegujian bersifat merusak benda uji meliputi :

Uji tarik

Uji kelelahan

Uji lengkung

Uji kejut

Uji geser

Uji puntir

Uji tekan,dll.

pengujian bersifat tidak merusak benda uji meliputi :

Uji kekerasan (Brinell, Rockwell, Vickers, Knoop)

Uji Zyglo

Uji Magnetografis

Uji Ultrasonik

Uji ames

25

Uji magnaflux

Uji sinar X, sinar γ

2.7. Pengujian merusak

Pada penelitian sifat-sifat mekanis pada aluminium paduan dalam pengujian

merusak digunakan pengujian tarik dan pengujian kelelahan.

2.7.1. Pengujian tarik

Pengujian tarik adalah pengujian bahan dengan cara bahan atau benda uji

diberi beban tarik secara perlahan-lahan sampai suatu beban tertentu dan akhirnya

benda uji patah. Beban tarik yang bekerja pada benda uji akan menimbulkan

pertambahan panjang disertai pengecilan diameter benda uji. Perbandingan antara

pertambahan panjang ( L) dengan panjang awal benda uji (L) di sebut Regangan

(

Δ

ε ) :

LLΔ

=ε

Perbandingan antara perubahan penampang setelah pengujian dan penampang

awal (sebelum pengujian) disebut kontraksi (ψ ) :

0

0

AAA f−

=ψ

Dengan :

A0 = Luas penampang awal benda uji

Af = Luas penampang akhir benda uji

26

Hubungan antara tegangan yang timbul σ (σ = F/A) dan regangan yang timbul

(ε ) selama pengujian dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar 2.1 Hubungan Tegangan dan Regangan Uji Tarik

pσ = tegangan proporsional

yσ = tegangan elastis (yielding stress)

1σ = tegangan luluh

tσ = tegangan tarik

Bσ = tegangan patah

Btx εεε ,, masing-masing merupakan regangan pada saat pembebanan benda pada

titik-titik X,T,B (XX’//TT’//BB’//PO).

Tegangan pada titik P disebut tegangan batas proporsional ( pσ ) yaitu

tegangan tertinggi dimana hokum Hooke masih berlaku.

Hukum Hooke : AELF

ALFx

EIL

.

..==Δ

27

Dengan mengambil AF

=σ dan LLΔ

=ε , maka hokum Hooke diatas

dapat dinyatakan dalam bentuk : εσ = x E

Apabila beban tarik diperbesar sampai titik Y (ada pertambahan panjang

L), kemudian beban di turunkan sampai ke titik 0 (beban ditiadakan), maka

benda uji akan kembali ke panjang semula (L). Tetapi bila pembebanan sudah

berada di atas titik Y (dengan pertambahan panjang tertentu), kemudian di

turunkan sampai titik 0 (beban di tiadakan), maka benda uji tidak akan kembali

kepanjang semula. Dalam hal ini benda uji telah mempunyai regangan permanen

atau disebut regangan plastis. Dalam kondisi ini dapat di simpulkan bahwa titik Y

disebut tegangan elastis bahan (

Δ

yσ ).

Tegangan maksimum tσ disebut juga kekuatan tarik (tensile streng)

merupakan tegangan tertinggi yang dimiliki benda uji sebagai reaksi terhadap

beban yang diberikan. Setelah titik T, tegangan turun dan benda uji akhirnya putus

pada saat tegangan Bσ . Selama pembebanan berlangsung dari titik 0 sampai titik

T, diameter benda uji mengecil secara seragam (terjadi pertambahan panjang).

Selama pembebanan berlangsung dari titik T sampai titik B, diameter benda uji

berubah tidak seragam melainkan terjadi pengecilan setempat lebih cepat

dibandingkan dengan tempat-tempat lainnya. Pengecilan diameter setempat ini

disebut “necking” dan pada akhirnya benda uji putus pada daerah necking

tersebut.

28

Hukum Hooke hanya berlaku pada benda-benda yang memiliki batas

proporsional seperti baja lunak, sedang pada benda-benda yang tidak memiliki

batas proporsional seperti besi tuang dan tembaga, hokum Hooke tidak berlaku.

Sifat-sifat terhadap beban tarik :

1. Modulus elastis

Modulus elastis adalah ukuran kekakuan suatu bahan, makin besar modulus

elastisnya maka makin kecil regangan elastis yang dihasilkan akibat pemberian

tegangan. Modulus elastis suatu bahan ditentukan oleh gaya ikatan antar atom

pada bahan tersebut, karena gaya ini tidak dapat diubah tanpa terjadi perubahan

mendasar sifat bahannya, maka modulus elastis merupakan salah satu dari

banyak sifat mekanik yang tidak mudah diubah. Sifat ini hanya sedikit berubah

oleh adanya penambahan paduan, perlakuan panas atau pengerjaan dingin.

Pada tegangan tarik rendah terdapat hubungan linear antara tegangan dan

regangan dan disebut daerah elastis, pada daerah ini berlaku hukum Hooke.

2. Batas elastis

Batas elastis adalah tegangan terbesar yang masih dapat ditahan oleh suatu

bahan tanpa terjadi regangan sisa permanen yang terukur pada saat beban

ditiadakan dengan bertambahnya ketelitian pengukuran regangan.

3. Batas proporsional

Batas proporsional adalah tegangan maksimum elastis bahan, sehingga apabila

tegangan-tegangan yang diberikan tidak melebihi proporsional, bahan tidak

akan mengalami deformasi dan akan kembali kebentuk semula.

29

4. Kekuatan luluh

Kekuatan luluh adalah tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan

sejumlah kecil deformasi plastis yang ditetapkan.

5. Tegangan tarik maksimum

Tegangan tarik maksimum adalah beban tarik maksimum yang dapat ditahan

material sebelum patah.

2.7.2. Pengujian kelelahan

Kelelahan berkaitan dengan perpatahan logam secara prematur karena

tegangan rendah yang terjadi secara berulang-ulang. Untuk menyatakan

karakteristik tegangannya, hal-hal yang perlu diperhatikan :

1. Besar tegangan maksimum

2. Tegangan rata-rata yang cukup besar

3. Periode siklus tegangan.

Adapun rumus untuk mencari tegangannya adalah sebagai berikut :

3

32

2

d

LW

×

×=π

σ (kg/mm2)

Dengan : L = jarak antar tumpuan (mm)

d = diameter ukur (mm)

W = beban pada pengujian tarik (kg)

Dalam menentukan batas kelelahan kita perlu menyelesaikan semua

pengujian terlebih dahulu dan kemudian baru membuat diagram S-N sehingga

dapat kita ketahui ketahanan terhadap kelelahan. Pada grafik akan terlihat garis

30

mendatar setelah diberi tegangan dan jumlah siklus antara satu juta sampai

sepuluh juta dianggap bahan sudah melalui ketahanan lelahnya. Tegangan

maksimum yang diberikan kepada benda uji dan yang tidak mengakibatkan

kepatahan lelah untuk jumlah pergantian beban (cycle) yang tak terbatas

dinamakan Fatique Limit (batas lelah) atau Endurance Limit.

Gambar 2.2 Diagram S-N Untuk Logam Besi dan Bukan Besi.

(Sumber : Dieter, Metalurgi Mekanik, Erlangga 1992,hal 4)

2.8. Korosi

Korosi (karat) gejala destruktif yang mempengaruhi semua logam.

Walaupun besi bukan logam pertama yang dimanfaatkan, tetapi besi paling

banyak digunakan dan paling awal menimbulkan korosi.

Pencegahan korosi atau karat sejak awal sampai sekarang, banyak

membebani peradaban manusia dikarenakan :

a. Biaya korosi sangat mahal, baik akibat korosi maupun pencegahannya.

31

b. Korosi sangat memboroskan sumber daya alam.

c. Korosi sangat membahayakan manusia, bahkan mendatangkan maut.

Definisi korosi adalah rusaknya suatu bahan atau menurunnya kualitas

bahan karena terjadi reaksi dengan lingkungan.

Kebanyakan proses korosi adalah melalui proses elektrokimia beberapa

secara kimiawi. Korosi terjadi pada logam, karena kebanyakan logam ditemukan

dialam dalam bentuk oksida atau logam cenderung kembali ke keadaan pada saat

ditemukan. Logam adalah konduktor listrik, sehingga memungkinkan terjadi

proses elektrokimia.

Plastik tidak ada kecenderungan kembali ke kondisi alam. Korosi pada

plastik terjadi karena reaksi dengan lingkungannya. Reaksi elektrokimia pada

korosi logam biasanya secara elektrokimia yaitu dari Anoda menuju Katoda.

Oksidasi adalah kehilangan elektron (terjadi di Anoda), sedangkan reduksi adalah

mengembalikan ion menjadi atom (terjadi di Katoda).

Korosi dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu :

a. Korosi Logam Sejenis

b. Korosi Logam Tak Sejenis

Adalah korosi karena tergantung dari logam yang berlainan,

disebut juga korosi dwilogam atau korosi galvanis. Terjadinya korosi

galvanis tergantung pada posisi relatif logam – logam tersebut pada deret

galvanik.

Deret galvanik menyatakan potensial relatif antara logam – logam

pada kondisi tertentu.

32

Perbedaan deret galvanik (DG) dengan deret elektrokimia (DEK) :

a. DEK : data elektrokimia yang mutlak, untuk perhitungan yang teliti

DG : data hubungan antara logam yang satu dengan lainnya dari hasil

kualitatif

b. DEK : memuat data dari unsur – unsur logam

DG : logam – logam murni dan campuran lebih bersifat praktis

c. DEK : diukur pada kondisi standar

DG : diukur pada kondisi sembarang yang tertentu

2.8.1 Macam – Macam Korosi

Korosi dibedakan atau diklasifikasikan menurut penampakan logam yang

terkorosi, adapun macam – macam korosi adalah sebagai berikut :

a. Korosi Merata

Adalah proses kimiawi atom elektrokimia berlangsung secara

diseluruh permukaan logam yang berhadapan dengan lingkungan

pengkorosi.

Korosi ini mudah dikontrol dengan cara coating, inkibitor (memakai

bahan kimia), proteksi katodik.

b. Korosi Dwi Logam

Diakibatkan adanya dua logam yang tak sejenis.

c. Korosi Pitting (kondisi pada air laut)

33

Adalah korosi dipermukaan benda kerja yang berbentuk lubang –

lubang karena sangat distruktif (bahaya), sulit dicek, dapat

menyebabkan runtuhnya konstruksi dengan tak terduga. Dan untuk

menghindari dipakai bahan – bahan yang tidak mempunyai korosi

pitting antara lain : baja tahan karat 304, baja tahan karat 316,

tembaga, incoloy, besi tuang, kuningan, perunggu, titanium dan masih

banyak bahan yang tahan tehadap korosi pitting.

d. Korosi Crevice (Korosi Celah)

Adalah korosi yang terjadi secara lokal didalam sela – sela antara

logam dan permukaan logam yang terlindungi, dimana larutan

didalamnya tidak bisa keluar dan banyak terjadi dibawah gasket,

keling, baut, katub dan sebagainya.

Untuk menghindari korosi celah adalah menggunakan sambungan

las, bahan keling atau baut serta menggunakan gasket yang tidak

menyerap cairan (memakai teflon).

e. Korosi Intergranler (antar butir atau batas butir)

Terjadi karena pada daerah batas butir akibat adanya endapan atau

mengandung senyawa lain. Adapun cara untuk menghindari korosi ini

adalah menggunakan perlakuan panas dengan cairan yang

bertemperatur tinggi sesudah pengelasan dan menurunkan kadar

karbon, misalnya sampai 0,03% sehingga tidak terbentuk Cr C

seperti pada stainless steal 304 (Fe, 18Cr, 8Ni).

23 6

34

2.8.2 Laju Korosi

Laju korosi untuk baja yang terendam dalam air maupun yang terletak di

pantai dipengaruhi oleh interaksi berbagai faktor antara lain :

a. Karbon dioksida.

Karbon dioksida sangat mudah larut dalam air dingin, dan

membentuk asam karbonat dengan pH 5,5 sampai 6.

b. Oksigen.

Oksigen akan meningkatkan efisiensi reaksi katoda dalam

kondisi – kondisi basa yang selalu dijumpai pada ketel – ketel baja.

Oksigen juga dapat menimbulkan sumuran atau peronggaan ketika

terlempar keluar dari air saat temperatur naik dan masuk kedalam

sistem.

c. Garam – garam magnesium dan kalsium.

Garam magnesium dan kalsium yang terlarut mengendap

dari air ketika menguap, membentuk selapis kerak pada permukaan

logam. Ketika kerak menebal, laju perpindahan panas menurun

sehingga efisiensi hilang dan mendatangkan resiko terjadinya

pelekukan atau distorsi serta terbentuknya endapan kerak kosong.

Mutu air juga merupakan peranan yang besar.

Meningkatnya laju aliran, khususnya ditempat terjadi olakan, juga

meningkatkan laju korosi.

35

Dalam air tawar, laju korosi sebesar 0,05 mm per tahun

sudah biasa, walaupun mungkin laju itu turun hingga 0,01 mm per

tahun bila endapan mengandung kapur sudah terbentuk. Dalam air

laut laju korosi rata – rata agaknya berada didaerah antara 0,1 –

0,15 mm per tahun.

2.8.3 Faktor – faktor yang mempengaruhi korosi Alluminium di air laut

a. Ion kloroda.

Sangat korosif terhadap logam yang mengandung besi. Baja

karbon dan logam – logam besi biasa tidak dapat dipasifkan.

Karena garam laut mengandung klorida lebih dari 55 %.

b. Hantaran listrik.

Hantaran yang tinggi memungkinkan anoda dan listrik katoda

tetap bekerja kendati terpisah jauh, jadi peluang terkena korosi

meningkat dan serangan total mungkin jauh lebih parah

dibandingkan struktur yang sama pada air tawar.

c. Oksigen.

Korosi pada baja semakin besar dikendalikan secara katudik.

Oksigen dengan mendeplorasikan katoda, mempermudah

serangan; jadi kandungan oksigen yang tinggi akan

meningkatkan korosi.

d. Kecepatan.

36

Laju korosi meningkat, khususnya bila ada aliran olakan. Air laut

yang bergerak mungkin :

- Menghancurkan lapisan penghalang karat.

- Mengandung lebih banyak oksigen.

Selain itu benturan-benturan mempercepat penetrasi, sedangkan

peronggan memperbanyak permukaan baja yang tersingkap

sehingga korosi berlanjut.

e. Temperatur.

Peningkatan temperatur sekitar cenderung mempercepat serangan

korosi. Air laut yang menjadi panas mungkin mengendapkan

lapisan kerak yang protektif atau kehilangan sebagian

oksigennya.

2.8.4 Lelah korosi ( corrosion fatigue )

Antara lelah korosi ( corrosion fatigue ) dan retak korosi tegangan ( SCC )

memang banyak miripnya, tetapi antara keduanya juga terdapat perbedaan

sangat nyata, yakni bahwa lelah korosi sangat tidak spesifik.

Lelah mekanik dapat dialami semua logam, yaitu menyebabkan logam

gagal pada tingkat tegangan jauh dibawah tingkat tegangan statik yang dapat

membuatnya gagal.

Di lingkungan basah kita sering menjumpai bahwa ketahanan logam

terhadap lelah menurun. Sehingga membuat lelah korosi menjadi bentuk

korosi yang lazim dijumpai dan berbahaya.

37

Tahapan – tahapan perkembangan retak lelah kurang lebih sebagai berikut :

a. Pembentukan pita – pita sesar yang menimbulkan intrusi atau

ekstrusi pada bahan.

b. Nukleasi bakal retakan kurang lebih sepanjang 10 µm

c. Pemanjangan bakal retakan ke arah paling disuka

d. Perambatan retak makroskopik ( 0,1 sehingga 1 mm ) dalam arah

tegak lurus terhadap tegangan utama maksimum dan sehingga

menyebabkan kegagalan.

Contoh – contoh lelah korosi ada tiga kategori, antara lain :

1. Aktif : terkorosi dengan bebas, baja karbon dalam air laut

2. Imun : logam dalam keadaan terlindung baik secara katodik maupun

dengan pengecatan

3. Pasif : logam dalam keadaan terlindung oleh selaput permukaan yang

dibangkitkan oleh korosi sendiri yaitu selaput oksida.

2.9. Pengujian Struktur Kristal

Ada dua macam pengujian struktur kristal yang biasa dilakukan yaitu

pengujian makro dan pengujian mikro.

1. Pengujian struktur makro

Pengujian struktur makro dari kristal adalah pengujian patahan dimana bahan

dinilai dari besar butir kristal, warna, dan mengkilatnya patahan dari batang uji

atau produk yang dipatahkan.

2. Pengujian struktur mikro

38

Dalam pengujian ini, kualitas bahan ditentukan dengan mengamati struktur

dibawah mikroskop dan dapat pula mengamati cacat dari bahan yang diuji.

Mikroskop yang digunakan adalah mikroskop cahaya. Permukaan logam yang

akan diamati, dipoles dan dilakukan bermacam etsa kemudian diperiksa di

bawah mikroskop.

2.10. Patahan Dan Putus Pada Benda Uji

a. Patah

Patahan pada bahan biasanya dimulai dengan adanya retak pada permukaan

dan mekanismenya harus melalui proses yang tergantung pembebanan siklus

patah akibat kelelahan. Biasanya dimulai dari permukaan dimana lenturan dan

puntiran akan menyebabkan tegangan yang tinggi sehingga menyebabkan

konsentrasi tegangan pada bagian tertentu yang akan menyebabkan patah pada

daerah tersebut. Ketelitian pengerjaan permukaan terutama kehalusannya pada

bagian yang berputar mutlak dibutuhkan ketelitian yang optimal, hal ini

berpengaruh pada bahan terhadap kelelahan akibat beban tekan dan beban puntir,

dari sini retak awal atau initial crack diketahui. Ciri patahan sendiri adalah dengan

pelepasan sejumlah besar dislokasi secara tiba-tiba sewaktu luluh. Dislokasi

tersebut bersama dan membentuk retak, retak merambat pada waktu yang singkat

sehingga terjadi tegangan secara slip didaerah yang saling berdekatan, maka akan

terjadi perpatahan dan hal ini terjadi karena adanya pengaruh dari tegangan geser

pada bahan sewaktu terjadi puntiran.

Perpatahan pada bahan dapat dibedakan, antara lain :

39

1. Perpatahan Getas (cleavage fracture)

Perpatahan Getas, yaitu bentuk perpatahan yang paling getas yang terjadi di

dalam material kristalin. Patah getas yang terjadi pada material ulet

disebabkan karena beroperasi pada suhu yang rendah dan laju pembebanan

yang tinggi. Karakteristik dari patah getas sendiri adalah bahwa penampang

patah berhubungan dengan bidang kristalografik secara khusus. Patahan ini

menghasilkan bentuk patahan yang rata dan memberikan warna yang terang

pada permukaan patah.

2. Perpatahan Ulet (ductile fracture)

Perpatahan Ulet atau liat adalah bila spesimen ditarik dengan beban berlebih

yang akan menyebabkan perpanjangan dan terkonsentrasi secara lokal pada

suatu titik, mekanisme perpatahan ulet ini terjadi pada pengujian tarik.

Perpatahan pada logam sendiri biasanya diawali oleh adanya retak pada

bahan. Retak adalah deformasi plastis yang terjadi pada suhu tinggi akibat

beban lebih yang konstan selama periode tertentu, retak juga bervariasi

dengan berubahnya tegangan yang terjadi. Patahan pada bahan dapat

disebabkan oleh beberapa hal, antara lain :

1. Komposisi Bahan

Komposisi bahan sangat berpengaruh, karena setiap bahan mempunyai

karakteristik yang berbeda, selain itu juga adanya pengaruh campuran pada

bahan yang dapat memberikan kelebihan dan kekurangan pada bahan tersebut.

40

2. Perlakuan Panas

Perlakuan panas biasanya dilakukan untuk mengendalikan besar butir benda

uji dan untuk menghaluskan struktur yang terkandung pada bahan. Pada

struktur yang halus akan memberikan keuletan yang lebih menjamin.

3. Pengerasan

Deformasi plastis yang kecil pada temperatur ruang akan meningkatkan

keuletan pada temperatur rendah, akan tetapi pada umumnya deformasi yang

digunakan untuk pengerasan dapat merapuhkan logam karena terjadi

pembentukan dislokasi yang saling berpotongan, kekosongan dan cacat.

Gambar 2.3 Macam-Macam Bentuk Patahan

(Sumber : Metalurgi Mekanik, Dieter, Edisi Ketiga, Jilid 1)

41

Gambar 2.4 Retak Ductile Paduan Al – Si

(Sumber : Broek David, Elementary Engineering Fracture Mechanics, hal 39)

42

Gambar 2.5 Retak Getas Paduan Al – Si

(Sumber : Broek David, Elementary Engineering Fracture Mechanics, hal 36)

43

b. Putus

Selain patah pada bahan, juga terjadi putus yang terjadi pada bahan. Dimana

jika kegagalan ulet pada bahan tidak tercapai maka putus ulet yang akan terjadi

kemudian. Pada benda uji yang mengalami deformasi beban tarik akhirnya

mencapai ketidak stabilan mekanis bilamana deformasi yang terlokalisir diperciut.

Bila peregangan diteruskan maka penampang akan mengecil hingga menjadi nol

dan benda uji akan retak. Regangan untuk putus tergantung dari jumlah regangan

yang terjadi sebelum dan sesudah dislokasi. Sehingga dapat ditarik kesimpulan

bahwa putus yang terjadi pada bahan adalah dominan tegangan tarik sebagai

penyebab utamanya, adapun pada patahan karena tekanan.

2.11. Kelelahan Pada Bahan Uji

a. Pengertian Kelelahan

Kelelahan berkaitan dengan perpatahan logam secara prematur karena

tegangan rendah yang terjadi secara berulang-ulang. Adapun pengujian kelelahan

terdiri dari beberapa jenis yaitu pengujian torsi, tegangan (tension), dan pengujian

kompresi. Namun semuanya mempunyai prinsip yang sama yaitu dengan

memberikan siklus tegangan yang berulang secara konstant pada sampel. Untuk

menyatakan karakteristik tegangannya, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan :

1. Besar tegangan maksimum

2. Tegangan rata-rata yang cukup besar

3. Periode siklus tegangan.

44

Dalam penelitian sering digunakan siklus berulang dan balik, karena

disamping lebih mudah dilakukan, juga telah memenuhi standard kelelahan.

Sampel yang mendapatkan beban lengkung dan putaran secara terus menerus akan

menyebabkan kondisi tarik dan tekan. Kondisi ini akan berlangsung berulang-

ulang hingga pada akhirnya sampel mengalami kelelahan dan akhirnya patah.

Untuk melaksanakan pengujian dengan alat uji kelelahan menggunakan

kurun tegangan (S) yang berbeda untuk setiap benda uji, jumlah siklus tegangan

(N) yang dialami oleh benda uji pada setiap tegangan tertentu dicatat dan dibuat

gambar diagram kelelahan atau sering disebut dengan diagram S-N . Untuk benda

uji tertentu mempunyai titik aman pada siklus tertentu, hal ini disebabkan karena :

a. Kegagalan akibat kelelahan bahan

Kegagalan lelah timbul akibat adanya retak kecil (initial crack), retak ini

sangat kecil, sehingga tidak dapat dilihat dengan mata telanjang. Retak tersebut

timbul pada titik ketidak mulusan bahan seperti pada perubahan penampang,

goresan pada permukaan bahan akibat pengerjaan dan lubang akibat pengecoran

yang kurang baik pada bahan. Sekali saja retak awal, maka akan terjadi pengaruh

pemusatan tegangan menjadi lebih besar lagi dan retak tersebut merambat lebih

cepat pada penampang bahan. Begitu ukuran luas yang menerima tegangan

berkurang, maka tegangan bertambah besar sampai akhirnya luas yang tersisa

tidak dapat menerima tegangan tersebut dan terjadilah kegagalan lelah.

Adapun penyebab kegagalan lelah yaitu :

1. Karena perkembangan dari retak yang ada

45

2. Kepatahan mendadak pada bagian bahan yang rapuh.

Kegagalan lelah sering digolongkan sebagai akibat siklus, umur dan waktu

penggunaan bahan. Daerah umur tak terhingga (infinite life region), meliputi

perancangan yang melampaui batas siklus tegangan lelah atau disebut dengan

kegagalan bersiklus tinggi. Pada umur ini bahan memang dibuat berumur pendek

terutama untuk produksi massal. Kegagalan ini juga disebut kegagalan bersiklus

pendek antara putaran setengah sampai putaran seribu siklus.

b. Kekuatan bahan

Untuk menyusun kekuatan lelah suatu bahan diperlukan beberapa benda uji

dengan jumlah putaran yang sama pada setiap bahan, sampai bahan didapatkan

hasilnya. Selanjutnya dibuat diagram S-N, sehingga dapat dilihat bentuk grafik

sampai dengan siklus amannya. Koordinat pada diagram S-N disebut kekuatan

lelah suatu pernyataan yang harus diikuti dengan jumlah siklus (N) yang

bersangkutan.

c. Batas Ketahanan Kelelahan

Dalam menentukan ketahanan kelelahan kita perlu menyelesaikan semua

pengujian terlebih dahulu sehingga dapat kita ketahui seberapa besar batas

ketahanan terhadap kelelahan. Pada grafik akan terlihat garis mendatar setelah

diberi tegangan dan jumlah siklus tertentu, maka akan terbaca bahwa bahan sudah

dapat melalui batas ketahanan lelahnya. Tanpa memperhatikan berapa besar siklus

46

yang dilakukan kekuatan bahan yang berkaitan dengan hal tersebut disebut

ketahanan lelah (endurance limit).

b. Hal-Hal Yang Berpengaruh Pada Kegagalan Lelah

1. Pengaruh Ukuran

Ukuran suatu bahan sangat berpengaruh dalam pengujian kelelahan.

Kekuatan lelah yang besar akan lebih baik dari kekuatan lelah yang kecil.

Perubahan luas penampang yang mempengaruhi perubahan volume sehingga

mengakibatkan perbedaan tegangan.

2. Pengaruh Suhu

Suhu mempengaruhi sifat mekanis bahan karena adanya tegangan statis dan

dinamis yang akan menyebabkan perubahan bahan secara perlahan. Hal ini akan

menyebabkan perubahan bentuk grafik pada diagram S-N. Jika dipakai pada suhu

yang tinggi, maka akan menyebabkan dislokasi dan pada bahan akan terjadi

pengurangan terhadap ketahanan lelah.

3. Pengaruh Permukaan Bahan

Halus dan tidaknya permukaan bahan merupakan faktor utama timbulnya

retakan awa pada bahan, karena pada permukaan yang kasar akan banyak terdapat

ketidakrataan permukaan. Akan tetapi pada permukaan yang halus akan sedikit

terdapat lubang atau bekas sayatan pada saat pembuatan benda uji. Kehalusan dan

kekasaran permukaan bahan sangat berpengaruh pada pengujian kelelahan. Tiap

47

pengerjaan yang meningkatkan kekerasan atau kekuatan luluh bahan akan

meningkatkan level tegangan yang diperlukan untuk slip dan hal ini dengan

sendirinya akan langsung meningkatkan kekuatan lelah.

Ada beberapa hal yang mempengaruhi kelelahan pada permukaan bahan, yaitu :

1. Tegangan sisa permukaan

Pembentukan tegangan sisa pada permukaan dapat meningkatkan ketahanan

lelah bahan. Tegangan ini dihasilkan oleh beban luar (tarik dan tekan),

dengan adanya tegangan sisa akan memperkecil celah pada suatu titik di

permukaan. Oleh karena itu, perlu adanya perimbangan antara tegangan sisa

tekan dengan tegangan sisa tarik agar tahan terhadap kelelahan.

2. Perubahan permukaan

Perubahan permukaan dapat terjadi karena proses perlakuan panas dalam

pembentukan bahan tersebut, hal ini biasanya dilakukan dalam peleburan

awal untuk mendapatkan komposisi bahan yang sesuai dengan yang

diinginkan. Proses pelapisan permukaan ini pada kelanjutannya akan

menentukan pertambahan atau pengurangan kekuatan lelah bahan.

3. Kekerasan permukaan

Kekerasan permukaan akan mempengaruhi kekuatan lelah suatu bahan.

Biasanya hal ini timbul dari pengerjaan awal benda uji pada mesin bubut

atau mesin perkakas lainnya. Semakin besar suatu bahan akan semakin

mudah mengalami keretakan, sehingga memudahkan lelah dan cepat patah.

48

4. Lingkungan

Lingkungan dapat mempengaruhi fatik, dimana lingkungan tersebut dapat

menimbulkan korosi pada bahan. Serangan korosi yang terjadi serempak

dengan pembebanan fatik akan menyebabkan efek kerusakan yang lebih

parah. Hal ini biasanya disebabkan oleh media cair, namun demikian udara

juga dapat menyebabkan korosi.

2.12. Retakan (Crack)

Retakan adalah deformasi plastis yang terjadi pada suhu tinggi akibat beban

lebih yang konstant selama periode tertentu. Retak juga bervariasi dengan

berubahnya tegangan yang terjadi. Ada empat macam mekanisme terbentuknya

retak (crack) :

1. Adanya dislokasi yang menghasilkan slip

2. Pergeseran batas slip

3. Difusi kekosongan

4. Panjatan dislokasi yang menghasilkan slip.

BAB III

METODE PENELITIAN

Metode penelitian yang dilakukan adalah Pengujian tarik, uji kelelahan,

pengujian struktur mikro dan makro di laboratorium ilmu logam Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta. Metode penelitian ini, diharapkan mahasiswa mengetahui sifat-

sifat fisis dan mekanis pada paduan aluminium (Al-Si-Zn).

Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui kekuatan tarik dan regangan

benda uji. Penarikan dilakukan sampai bahan penelitian (spesimen) mengalami patah

sehingga dapat diketahui beban maksimumnya dengan menggunakan mesin uji tarik.

Pengujian kelelahan dalam penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk

menentukan batas lelah suatu material dengan suatu pembebanan. Untuk mengetahui

karakteristik tegangan perpatahan logam yang terjadi secara berulang-ulang.

Untuk pengujian struktur mikro pada sampel dilakukan foto struktur mikro

(fasa-fasa) pada saat kondisi tanpa perlakuan, dan sesudah disemprot air laut. Maka

dari sini akan diketahui sifat-sifat fisis yaitu struktur mikro dari bahan tersebut. Pada

pengujian struktur makro dilakukan foto struktur makro pada permukaan patahan dari

spesimen hasil uji kelelahan.

49

50

3.1 Skema Penelitian

PEMBELIAN BAHAN

UJI KOMPOSISI

PEMBUATAN ALAT UNTUK PERLAKUAN

TANPA PERLAKUAN

PENYEMPROTAN AIR LAUT

SELAMA 15 HARI

PENYEMPROTAN AIR LAUT

SELAMA 30 HARI

PEMBUATAN SPESIMEN

STUDI PUSTAKA DATA HASIL PENGUJIAN

PENGUJIAN BAHAN : 1.UJI TARIK 2.UJI KELELAHAN 3.UJI STRUKTUR MIKRO 4.UJI STRUKTUR MAKRO

ANALISA HASIL DAN

PEMBAHASAN

KESIMPULAN

51

Bahan mula-mula yang digunakan dalam penelitian ini adalah paduan

aluminium dengan diameter 20 mm.

3.2. Bahan dan Peralatan

Peralatan-peralatan yang digunakan untuk mendukung proses pengujian dan

pelaksanaan penelitian paduan aluminium yang telah dibuat dalam bentuk poros

adalah :

1. Mesin uji tarik (Gambar terlampir)

2. Mesin uji kelelahan (Rotary Bending Fatique Testing Machine). (Gambar

terlampir)

3. Mikroskop untuk pengujian Struktur Mikro (Gambar terlampir )

4. Lampu baca

5. Loop (Gambar terlampir)

6. Autosol

7. Alat penjepit/ragum

8. Gergaji besi

9. Amplas waterproof (500 & 1000) mesh

10. Kamera digital

11. Alat untuk penyemprotan (Gambar terlampir)

52

3.3. Pembuatan Benda Uji (spesimen)

3.3.1. Uji Tarik

Bahan yang telah ditentukan untuk penelitian ini adalah dari Paduan

aluminium. Bahan didapat masih dalam bentuk batangan, yang selanjutnya dibuat

menjadi spesimen uji tarik sebanyak 10 spesimen dengan menggunakan mesin bubut

di laboratorium Teknologi Mekanik Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta. Benda uji yang dipergunakan pada pengujian tarik sesuai

dengan standarisasi SII.0148 -76 yang digunakan, yaitu :

Diameter dalam (d) = 8 mm

Panjang Ukur (L0) = 40 mm

Radius Filet (R) = 4 mm

Gambar dibawah ini menunjukan bentuk serta ukuran-ukuran dari spesimen

yang akan diuji, yaitu :

Lo

Lt

h hm m

d D

Gambar 3.1 Benda Uji Tarik

53

Tabel 3.1 Ukuran Benda Uji Tarik menurut standar

Batang uji dp.5 Batang uji dp.10

d

1)

D

min

2)

h

min

m n r Lo

Lo+

2m

Lt

min Lo

Lo+

2m

Lt

min

6

8

10

12

14

16

18

20

25

8

10

12

15

17

20

22

24

30

25

30

35

40

45

50

55

60

70

3

4

5

6

7

8

9

10

12,5

2,5

3

3

4

4.5

5,5

6

6

7,5

3

4

5

6

7

8

8

10

12,5

30

40

50

60

70

80

90

100

125

36

48

60

72

84

96

108

120

150

91

114

136

160

183

207

230

252

305

60

80

100

120

140

160

180

200

250

66

80

110

132

154

176

198

220

275

121

154

186

220

253

287

320

352

430

Keterangan :

1) Untuk bahan-bahan yang lunak bagian untuk di jepit diperlukan lebih tebal.

2) Untuk bahan-bahan yang keras bagian untuk di jepit diperlukan lebih panjang.

1. 3 spesimen tanpa perlakuan

2. 3 spesimen penyemprotan selama 15 hari

3. 3 spesimen penyemprotan selama 30 hari

.

54

3.3.2. Uji Kelelahan

Bahan mula-mula berbentuk poros pejal dengan diameter 20 mm, kemudian

dibentuk menjadi spesimen uji kelelahan sebanyak 30 spesimen dengan

menggunakan mesin bubut di Laboratorium Teknologi Mekanik Jurusan Teknik

Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, benda uji yang dipergunakan pada

pengujian kelelahan sesuai dengan standarisasi HT-8120 Rotary Bending Fatigue

Testing Machine yang digunakan, yaitu :

Diameter Dalam (d) = 12 mm

Panjang Ukur (L0) = 35 mm

Radius Filet (R) = 15 mm

Gambar dibawah ini menunjukan bentuk serta ukuran-ukuran dari spesimen

yang tanpa takian untuk diuji, yaitu :

Gambar 3.2 Benda Uji Kelelahan

55

3.3.3. Struktur Mikro

Bahan dipotong sebanyak 6 spesimen dengan diameter masing-masing 20 mm

dan panjang 10 mm. Jumlah spesimen dibuat sesuai dengan variasi pegujian yaitu 2

spesimen pada tanpa perlakuan, 2 spesimen pada penyemprotan 15 hari dan 2

spesimen pada penyemprotan 30 hari. Pembuatan spesimen dilakukan di laboratorium

Ilmu Logam Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

10 mm

Ø 20 mm

Gambar 3.3 Benda Struktur Mikro

3.4. Pengujian Bahan

3.4.1 Pengujian Tarik

Pengujian tarik dilakukan dengan tujuan untuk menentukan sifat-sifat mekanis

material antara lain kekuatan tarik dan regangan.

Proses pengujian tarik adalah sebagai berikut :

a) Benda uji dipasang pada penjepit atau “chuck” atas dan bawah pada alat uji

tarik. Penjepit bawah dinaikkan dan diturunkan dengan kecepatan lambat,

sehingga penjepit benda uji dalam posisi yang tepat, diusahakan agar

kedudukan dari benda uji benar-benar vertikal, kemudian kedua penjepit atau

chuck di kencangkan.

56

b) Benda uji diberi beban tarik dengan kecepatan 10 mm/dtk sehingga benda uji

akan bertambah panjang dan sampai pada saat benda uji tersebut akan putus

atau patah. Perpatahan yang diharapkan adalah pada bagian panjang ukur

benda uji, apabila patah terjadi di luar panjang ukur benda uji, pengujian

tersebut dinyatakan gagal. Apabila terjadi demikian maka pengujian diulang

dengan benda uji baru.

c) Data yang didapat kemudian dicatat selama pengujian tarik (pertambahan

beban (P) dan pertambahan panjang (ε) ) dengan interval yang ditentukan.

d) Beban tarik maksimum dan kekuatan tarik maksimum setelah benda uji

putus atau patah dicatat.

e) Pertambahan panjang yang tertera pada mesin uji dicatat setelah benda uji

patah.

3.4.2 Pengujian Kelelahan

Pengujian kelelahan dilakukan dengan tujuan untuk menentukan batas lelah

suatu material dengan suatu pembebanan. Semakin besar pembebanan maka jumlah

sikus yang didapat semakin kecil dan begitu juga sebaliknya.

Proses pengujian kelelahan adalah sebagai berikut :

a) Benda uji dipasang pada penjepit atau “chuck” kiri dan kanan pada alat uji

kelelahan. Diusahakan dalam menjepit benda uji dalam posisi yang tepat,

agar kedudukan dari benda uji benar-benar horisontal, kemudian kedua

penjepit atau chuck di kencangkan.

57

b) Benda uji diberi beban, sehingga benda uji akan mengalami kelelahan dan

sampai pada saat benda uji tersebut akan putus atau patah.

c) Perpatahan yang diharapkan adalah pada bagian panjang ukur benda uji,

apabila patah terjadi di luar panjang ukur benda uji, pengujian tersebut

dinyatakan gagal. Apabila terjadi demikian maka pengujian diulang dengan

benda uji baru.

d) Setelah pengujian kelelahan putus data kemudian dicatat (jumlah siklus dan

pembebanan) dengan variasi beban yang ditentukan.

3.4.3 Pengujian Struktur Mikro

Proses pengujian struktur mikro adalah sebagai berikut :

a) Permukaan benda uji yang telah dibentuk diamplas mulai dari ukuran paling

kasar sampai paling halus (500 & 1000) mesh.

b) Setelah benda uji rata dan halus, selanjutnya dipoles dengan autosol dan

digosok dengan kain sampai halus dan bekas pengamplasan hilang sehingga

permukaan benda uji mengkilap.

c) Dilakukan pengetsaan dengan larutan NaOH pada permukaan benda uji,

kemudian diamkan selama 60 detik sambil digoyang-goyang. Selanjutnya

masukkan benda uji pada alkohol.

d) Permukaan benda uji yang dietsa NaOH dan alkohol akan menunjukkan

perubahan warna pada permukaan benda uji.

58

e) Permukaan yang telah dietsa diamati dibawah mikroskop logam dan

dilakukan pemotretan, kemudian di identifikasi.

3.4.4 Pengujian Struktur Makro

Pada pengujian struktur makro, yang dilakukan adalah pemotretan bentuk

struktur patahan yang terjadi pada permukaan spesimen yang patah. Spesimen yang

digunakan adalah spesimen dari hasil uji kelelahan.

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Uji Komposisi

Hasil pengujian komposisi diketahui unsur paduan (hasil uji komposisi

terlampir):

Tabel 4.1 Komposisi Paduan Aluminium

Nama Unsur Besar Paduan (%)

Si

Fe

Cu

Mn

Mg

Zn

Ti

Cr

Ni

Pb

Sn

Sb

Al

2,73352

0,57186

0,58293

0,08892

0,35263

1,42977

0,01701

0,01749

0,08476

0,05204

0,01621

0,01444

94,03858

59

60

4.2. Pengujian Tarik

Perhitungan tegangan dan regangan pada benda uji dilakukan dengan

menggunakan rumus sebagai berikut :

4. 2DA π

= AFt

t =σ

A

FBB =σ %100×

Δ=

LLε

keterangan :

A : Luas penampang benda uji (mm2)

D : Diameter benda uji (mm)

∆L : Pertambahan panjang (mm)

ε : Regangan (%)

Ft : Beban maksimum (kg)

FB : Beban patah (kg)

tσ : Kekuatan tarik (kg/mm2)

Bσ : Tegangan patah (kg/mm2)

61

1. Benda uji tanpa perlakuan

Tabel 4.2 Data Uji Tarik Benda Uji Tanpa perlakuan

No. d

(mm)

A

(mm2)

Lo

(mm)

Ft

(kg)

FB

(kg)

ΔL

(mm)

σt

(kg/mm2)

σB

(kg/mm2)

ε

(%)

1. 8 50,24 40 855,2 855,2 0,35 17,02 17,02 0,87

2. 8,05 50,87 40 891,2 891,2 0,45 17,51 17,51 1,12

3. 8,05 50,87 40 - - - - - -

rata-rata 17,26 17,26 0,99

2. Benda uji Penyemprotan selama 15 hari

Tabel 4.3 Data Uji Tarik Benda Uji Penyemprotan selama 15 hari

No. D

(mm)

A0

(mm2)

L0

(mm)

Ft

(kg)

FB

(kg)

ΔL

(mm)

σt

(kg/mm2)

σB

(kg/mm2)

ε

(%)

1. 8 50.265 40 753.0 753.0 0.75 14.981 14.981 1,87

2. 7,9 49,01 40 626.3 626.3 1.05 12.777 12.777 2,62

3. 8,08 50.895 40 734.3 734.3 0.65 14.427 14,421 1,62

rata-rata 14,06 14,06 2,03

3. Benda uji penyemprotan selama 30 hari

Tabel 4.4 Data Uji Tarik Benda Uji penyemprotan selama 30 hari

No. d

(mm)

A

(mm2)

Lo

(mm)

Ft

(kg)

FB

(kg)

ΔL

(mm)

σt

(kg/mm2)

σB

(kg/mm2)

ε

(%)

1. 8 50,26 40 642,2 642,2 0,95 12,776 12,776 2,37

2. 8 50,26 40 686,1 686,1 0,4 13,649 13,649 1

3. 8,05 50,89 40 805,4 805,4 0,5 15,816 15,816 1,25

rata-rata 14,08 14,08 1,54

62

17,26

14,0613,21

17,26

14,0613,21

0,992,03

1,54

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

tanpa perlakuan 15 hari 30 hari

Kekuatan Tarik Rata-rata Tegangan patah rata-rata Regangan rata-rata

Gambar 4.1 Diagram perbandingan uji tarik antara aluminium paduan tanpa

perlakuan, penyemprotan dengan air laut selama 15 hari, dan 30 hari

4.2.1. Pembahasan Uji Tarik

Dari hasil pengujian tarik, untuk perlakuan (penyemprotan), baik pada

penyemprotan selama 15 hari maupun 30 hari, mengalami perubahan sifat

mekanis. Dari grafik dan data hasil perhitungan dapat diketahui bahwa aluminium

paduan pada penyemprotan selama 15 hari maupun 30 hari mengalami perubahan

yang signifikan bila dibandingkan dengan kekuatan tarik pada kondisi awal bahan

yang tanpa perlakuan. Kekuatan tarik benda uji hasil pabrikasi lebih besar

dibandingkan dengan benda uji pada penyemprotan selama 15 hari maupun 30

63

hari. Dan untuk nilai regangan dari data diatas dapat diketahui bahwa nilai

regangan juga mengalami sedikit perubahan bila dibandingkan dengan nilai

regangan pada kondisi tanpa perlakuan.

4.3. Pengujian Kelelahan

Pada pengujian tarik diperoleh hasil tegangan tarik maksimum yang dapat

diterima oleh beban. Hasil dari pengujian tarik diperoleh tegangan tarik

maksimum rata-rata, 17,26 kg/mm2, maka penentuan beban awal sebagai acuan

adalah 80 % dari tegangan tarik maksimum, sehingga diperoleh :

σ = 80 % × 17,26 kg/mm2 = 13,80 kg/mm2

3

32

2

d

LW

×

×=π

σ (kg/mm2)

2

200

8,13)12(32

3 ××=

π

W

W = 23,39 kg

(Rumus Standarisasi JIS. Dapat dilihat pada Tabel 1. Lampiran)

Untuk beban awal untuk pengujian kelelahan pada tanpa perlakuan adalah

sebesar 18 kg dan selanjutnya beban diturunkan sampai siklus aman perancangan

yaitu sebesar 2.250.000 atau lebih, dengan siklus putaran beban bervariasi.

Dengan beban sebesar 18 kg, dimungkinkan dapat menyebabkan bahan akan

mengalami kelelahan dan patah.

64

1. Benda uji tanpa perlakuan

Tabel 4.5 Data Uji Kelelahan tanpa perlakuan

No. D

(mm)

W

(kg)

σ

(kg/mm2)

N

(jumlah siklus)

1. 12 23 13,56 77.180

2. 12 20 11,79 111417

3. 12 18 10,61 249455

4. 12 17 10,02 303590

5. 12 15 8,84 446148

6. 12 14 8,25 566657

7. 12 13,5 7,96 864387

8. 12 13 7,66 953032

9. 12 12,5 7,37 1103700

10. 12 12 7,07 2263527 (*)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

4 5 6 7

Tega

ngan

(kg

/ mm

2)

N Sklus (s) 10N

Gambar 4.2 Diagram S-N Paduan aluminium Tanpa perlakuan

65

2. Benda uji penyemprotan selama 15 hari

Tabel 4.6 Data uji Kelelahan Benda Uji penyemprotan selama 15 hari

No. D

(mm)

W

(kg)

σ

(kg/mm2)

N

(jumlah siklus)

1. 12 19 11,2 19089

2. 12 17.5 10,32 138928

3. 12 16 9,43 180687

4. 12 15 8,84 240304

5. 12 14 8,25 300759

6. 12 13 7,66 492373

7. 12 12.75 7,51 782362

8. 12 12.5 7,37 1184955

9. 12 12.25 7,22 1692144

10. 12 12 7,07 1741986

0

2

4

6

8

10

12

14

4 5 6 7

Tega

ngan

(kg

/ mm

2)

N Sklus (s) 10N

Gambar 4.3 Diagram S-N Paduan aluminium disemprot dengan air laut selama 15

hari

66

3. Benda uji penyemprotan selama 30 hari

Tabel 4.7 Data uji Kelelahan Benda Uji penyemprotan selama 30 hari

No. D

(mm)

W

(kg)

σ

(kg/mm2)

N

(jumlah siklus)

1. 12 19.1 11,26 16865

2. 12 17.5 10,32 110312

3. 12 16 9,43 159773

4. 12 15 8,84 185167

5. 12 14 8,25 252863

6. 12 13 7,66 408858

7. 12 12.75 7,51 596844

8. 12 12.5 7,37 1049145

9. 12 12.25 7,22 1254674

10. 12 12 7,07 1703121

0

2

4

6

8

10

12

14

4 5 6 7

Tega

ngan

(kg

/ mm

2)

N Sklus (s) 10N

Gambar 4.4 Diagram S-N Diagram S-N Paduan aluminium disemprot dengan air

laut selama 30 hari

67

0

2

4

6

8

10

12

14

16

4 5 6

Tega

ngan

(kg

/ mm

2)

7

tanpa perlakuan 15 hari 30 hari

Sklus (s) 10N N

Gambar 4.5 Diagram S-N Perbandingan antara Alumunium tanpa perlakuan, dengan disemprot air laut selama 15 hari, dan 30 hari

4.3.1. Pembahasan Uji Kelelahan

Dari hasil pengujian kelelahan, aluminium paduan tanpa perlakuan

mempunyai ketahanan lelah lebih baik jika dibandingkan dengan hasil pegujian

kelelahan pada perlakuan penyemprotan 15 hari dan 30 hari, sedangkan perbedaan

antara penyemprotan 15 hari dan 30 hari hanya sedikit mengalami penurunan

ketahanan lelah. Hal ini dapat dilihat pada grafik S-N diatas.

4.4. Pengamatan Struktur Mikro

Untuk perhitungan perbesaran struktur mikro menggunakan perbesaran

200× . Tujuan dari pengujian struktur mikro ini adalah untuk mengetahui

hubungan struktur mikro yang diperoleh dari komposisi kimia bahan uji. Analisis

pengujian ini disajikan dalam bentuk gambar yang diambil dengan menggunakan

68

kamera khusus untuk pemotretan. Hasil dari uji struktur mikro adalah sebagai

berikut :

0,13 mm

Gambar 4.6 Kawat dengan ukuran sebenarnya 0,13 mm dengan perbesaran 200×

0,13 mm

Gambar 4.7 Struktur Mikro Pada Kondisi Tanpa perlakuan, perbesaran 200×

69

0,13 mm

Gambar 4.8 Struktur Mikro Pada Penyemprotan 15 hari, perbesaran 200×

0,13 mm

Gambar 4.9 Struktur Mikro Pada Penyemprotan 30 hari, Perbesaran 200×

70

4.4.1. Pembahasan Struktur Mikro

Dari hasil pengujian, pengamatan dan pemotretan terlihat perubahan

struktur kristal aluminium paduan sebelum dan sesudah perlakuan

(penyemprotan). Susunan struktur kristal Aluminium paduan setelah perlakuan

(penyemprotan) pada pengujian struktur mikro menunjukkan perubahan yang

cukup signifikan jika dibandingkan dengan susunan struktur kristal pada Paduan

aluminium tanpa perlakuan yang disebabkan oleh semprotan air laut. Terdapat

kerak yang menempel pada dinding benda uji. Pada penelitian sebelumnya,

perubahan struktur kristal Paduan aluminium setelah perlakuan penyemprotan

tidak begitu nampak dikarenakan waktu penyemprotan relatif singkat, dan

menggunakan campuran air laut dan air tawar.

4.5. Pengamatan Struktur Makro

Pengamatan ini dihasilkan melalui pemotretan penampang patahan pada

benda uji, untuk melihat perbedaan berbagai bentuk patahan yang ada, perbedaan

ini disebabkan beban yang dipasang pada pengujian kelelahan berbeda pula.

Pengamatan pada struktur patahan ini, dilakukan pada permukaan patah

dari hasil pengujian kelelahan pada siklus tinggi (beban rendah). Hasil dari uji

struktur makro adalah sebagai berikut :

71

Gambar 4.10 Penampang Patahan Lelah Material Tanpa perlakuan, dengan

Pembebanan 12,5 kg , Siklus 1103700

Gambar 4.11 Penampang Patahan Lelah Material penyemprotan 15 hari, dengan

Pembebanan 12kg , Siklus 1741986

72

Gambar 4.12 Penampang Patahan Lelah Material penyemprotan 30 hari, dengan

Pembebanan 12 kg , Siklus 1703121

4.5.1. Pembahasan Struktur Makro

Dari hasil pengamatan dan foto struktur makro dapat dilihat bahwa

perpatahan yang terjadi akibat uji kelelahan adalah patah getas, perpatahan ini

ditandai dengan bentuk permukaan yang terlihat tidak rata. Dan pada permukaan

perpatahan terlihat adanya bagian yang membentuk seperti jalur sungai.

Pada pengujian struktur makro cenderung tidak ada perubahan butiran,

dimungkinkan korosi tidak menembus batas butir paduan aluminium, hanya

terjadi pada permukaan alumunium saja.

BAB V

PENUTUP

5.1.Kesimpulan

Setelah melakukan proses penelitian mengenai sifat fisis dan mekanis

aluminium paduan pada kondisi tanpa perlakuan penyemprotan, penyemprotan

selama 15 hari dan penyemprotan selama 30 hari, maka dapat diambil beberapa

kesimpulan sebagai berikut :

1. Kekuatan tarik pada paduan aluminium cenderung mengalami perubahan, pada

kondisi penyemprotan 15 hari, dan pada kondisi penyemprotan 30 hari.

Kekuatan tarik rata-rata untuk kondisi tanpa perlakuan adalah 17,26 kg/mm2,

untuk kondisi penyemprotan 15 hari adalah 14,06 kg/mm2 dan untuk kondisi

penyemprotan 30 hari adalah 14,08 kg/mm2.

2. Regangan paduan aluminium pada kondisi penyemprotan 15 hari dan

penyemprotan 30 hari mengalami perubahan yang cukup signifikan. Regangan

tarik untuk kondisi tanpa perlakuan adalah 0,99 %, untuk kondisi

penyemprotan 15 hari adalah 2,03 % dan untuk kondisi penyemprotan 30 hari

adalah 1,54 %.

3. Ketahanan lelah pada paduan aluminium tanpa perlakuan lebih baik jika

dibandingkan dengan ketahanan lelah pada paduan aluminium hasil

penyemprotan 15 hari dan 30 hari. Pada beban 12kg, aluminium tanpa

perlakuan belum patah pada siklus 2263527 putaran.sedangkan pada beban

73

74

yang sama, paduan aluminium yang disemprot air laut selama 15 hari patah

pada siklus 1741986,dan paduan aluminium yang disemprot air laut selama 30

hari patah pada siklus 1703121 putaran.

4. Dari hasil pengujian, pengamatan mikro dan pemotretan terlihat perubahan

yang cukup signifikan pada permukaan paduan aluminium sebelum dan

sesudah perlakuan penyemprotan. Tetapi hanya terjadi di permukaan

aluminium saja.

5.2.Saran

1. Agar diperoleh hasil yang maksimal, perlu ketelitian dan kecermatan

dalam melaksanakan pengujian.

2. Proses pengerjaan benda uji harus dilakukan dengan ketelitian tinggi,

karena benda uji yang permukaannya halus akan mengurangi

perkembangan retak yang dapat menyebabkan patah pada bahan.

3. Pembuatan spesimen, sebaiknya diperhatikan dan disesuaikan dengan

fungsi dan penggunaannya.

4. Diperlukan waktu perlakuan yang lebih lama, sehingga korosi dapat

menembus batas butir dari paduan aluminium dan mengakibatkan

perubahan sifat mekanis dan sifat fisis paduan aluminium yang lebih jelas.

75

DAFTAR PUSTAKA

Anver, S.H.,1982, Introduction to Physical Metallurgy, McGray Hill, Tokyo

Budi Setyahandana, Ilmu logam, Diktat Kuliah, Teknik Mesin, USD, Yogyakarta

Broek David, Elementary Engineering Fracture Mechanics

Dieter, Metalurgi Mekanik, disi Ketiga, Jilid 1

Dieter, Metalurgi Mekanik, disi Ketiga, Jilid 2

Malau, V.,Bahan teknik Manufaktur, Diktat Kuliah, Teknik Mesin, USD, Yogyakarta

Surdia, T. Saito,S.,1985, Pengetahuan Bahan Teknik, P.T.Pradnya Paramita, Jakarta

Surdia,T.Chiijiwa,K.,1996,Teknik Pengecoran Logam, P.T.Pradnya Paramita, Jakarta

Suroto, A., Sudibyo,B., Ilmu Logam dan Metalugy, ATMI, Surakarta

LLAAMMPPIIRRAANN

77

GAMBAR ALAT UJI DAN ALAT PENYEMPROT

Gambar 1. Alat foto mikro

Gambar 2. Alat Uji tarik

78

Gambar 3. Alat penyemprotan

Gambar 4. Alat Uji Kelelahan

79

HT-8120 ROTARY BENDING FATIGUE TESTING MACHINE

OPERATION PROCEDURES

1. Machine the test specimen to the standard size as shown Figure 1.

2. Mount test specimen inside the holders and check with a measuring instrument to

see if the test specimen is eccentric or not. Use enclosed wrenches to fix the test

specimen.

3. Turn the control handle of loading, without any weights W, to adjust the

horizontal line of holder parallel to the central line of test specimen. But hanging

rod of weights itself should be vertical.

4. Adjust the set bolt to keep the distance of limit sensor to be 18. Please note that

the distance should be kept around 18 mm. If the distance is too long, then the

sensor won’t be detected when specimen breaks. So the motor will keep on

turning and might cause some unforeseen trouble and accident. On the contrary, if

too short, the sensor (lower) would be damaged easily.

(HUNG TA INSTRUMENT CO., LTD)

80

Tabel 1. Standarisasi JIS

81

82

83

84