PENGARUH PENGECORAN ULANG TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN KEKERASAN PADA ALUMINIUM COR DENGAN CETAKAN PASIR
Helmy Purwanto, Mulyonorejo
Laboratorium Proses Produksi dan Material Teknik
Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Wahid Hasyim Semarang
Jl. Menoreh Tengah X/22 Sampangan, Semarang 50236, Indonesia
Phone: +62-24-8505680, FAX: +62-24-8505681, www.unwahas.ac.id , E-mail: helmy_uwh@yahoo.co.id
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pengecoran ulang terhadap kekuatan tarik dan kekerasan pada aluminium. Bahan yang digunakan adalah aluminium yang beredar di pasaran. Material dilebur diatas tungku pengecoran dan dituang pada temperatur 7500C dengan menggunakan cetakan pasir. Hasil pengecoran kemudian dibuat spesimen pengujian tarik menurut standart JIS Z 2201 No. 14 untuk pengujian tarik dan spesimen pengujian kekerasan. Pengecoran ulang dilakukan tiga kali dengan kondisi penuangan yang sama dan masing-masing masing pengecoran dibuat tiga spesimen. Dari hasil pengujian bahwa untuk pengecoran ulang I terhadap pengecoran ulang II kekuatan tarik turun 3.9% dan kekerasannya turun 5.1% dan setelah dilakukan pengecoran ulang III kekuatan tarik turun sekitar 8.9 % dan kekerasannya turun sekitar 27 %. Kesimpulan dari hasil penelitian adalah bahwa pengecoran ulang akan menurunkan kekuatan tarik dan kekerasan aluminium cor.
Kata Kunci : Pengecoran Ulang (remelting), kekuatan tarik dan kekerasan
1.Pendahuluan
Aluminium (Al) merupakan logam ringan yang mempunyai sifat tahan terhadap korosi dan hantaran listrik yang baik. Pemakaian aluminium diperkirakan pada masa mendatang masih terbuka luas baik sebagai material utama maupun material pendukung dengan ketersediaan biji aluminium di bumi yang melimpah. Aluminium dapat dipergunakan untuk peralatan rumah tangga, material pesawat terbang, otomotif, kapal laut, konstruksi dan lain-lain. Produk-produk aluminium dihasilkan melalui proses pengecoran (casting) dan pembentukan (forming). Aluminium hasil pengecoran banyak dijumpai pada peralatan rumah tangga dan komponen otomotif misalnya velg (cast wheel), piston, blok mesin dan lain sebagainya. Aluminium hasil pembentukan diperoleh melalui tempa, rol dan ektrusi misalnya aluminium profil dan plat yang banyak digunakan dalam kontruksi.
Mengolah biji logam menjadi aluminium memerlukan energi yang besar. Salah satu usaha untuk mengatasi hal ini adalah dengan melakukan daur ulang. Karena keterbatasan yang ada seperti pada industri kecil (kasus pengecoran pada industri kecil) tidak semua menggunakan bahan baku, tetapi memanfaatkan aluminium sekrap ataupun rejected materials dari peleburan sebelumnya untuk dituang ulang (remelting). Pengecoran ini untuk mengurangi pemakaian bahan baku serta agar tidak banyak material yang terbuang sia-sia, sehingga akan menghemat biaya produksi.
Hasil pengecoran suatu komponen pada saat digunakan kadang mengalami beban tarik sehingga peralatan tersebut harus mendapatkan jaminan terhadap kerusakan akibat tarikan yang dikenakan, sehingga aman dalam penggunaan atau bahkan mempunyai usia pakai (life time) lebih lama. Untuk itu tentunya perlu diketahui sifat mekanis dari material yang digunakan agar konstruksi nantinya tidak mengalami kegagalan.
Pengecoran ulang adalah pengecoran yang menggunakan material daur ulang yang sudah tidak terpakai untuk di tuang kembali. Pengecoran ulang biasanya dilakukan didalam industri-industri kecil dengan menggunakan dapur sederhana dengan menPengecoran
Coran dibuat dari logam yang dicairkan, dituang kedalam cetakan, kemudian dibiarkan mendingin dan membeku. Oleh karena itu sejarah pengecoran dimulai ketika orang mengetahui bagaimana mencairkan logamdan bagaimana membuat cetakan. Hal itu terjadi kira-kira tahun 4.000 sebelum Masehi, sedangkan tahun yang lebih tepat tidak diketahui orang (Surdia dan Chijiiwa, 1986).
tungku api dengan pembakaran menggunakan minyak tanah. Metode
pengecoran yang digunakan biasanya menggunakan pengecoran tuang (grafity casting) dan dengan cetakan pasir.
Prosedur Penelitian
Mempersiapkan bahan dan peralatan pengecoran.
Vernier caliper / jangka sorong (Mitutoyo)
Alat ukur temperatur digital
Timbangan
Peralatan pengecoran seperti
Melakukanprosespengecoran
aluminium dengan menggunakan cetakan pasir sebagai berikut :
Membuat model cetak dengan ukuran P = 50 mm, L = 25 mm, t = 15 mm.
Membuat cetakan pasir secara manual.
Setelah aluminium mencair semua kemudian memasukkan pengikat kotoran berupa arang dari baterai. Yang berfungsi untuk memisahkan kotoran dengan cairan aluminium pada saat proses peleburan.
Pengecoran pertama, komposisi bahan 75% piston bekas + 25% aluminium daur ulang (remelting) dengan waktu peleburan 20 menit dan variasi waktu pendinginan no.1 = 5 menit, no.2 = 10 menit, no.3 = 15 menit.
Pengecoran kedua, komposisi bahan 75% piston bekas + 25% aluminium daur ulang (remelting) dengan waktu peleburan 25 menit dan variasi waktu pendinginan no.4 = 5 menit, no.5 = 10 menit, no.6 = 15 menit.
Pengecoran ketiga, komposisi bahan 75% piston bekas + 25% aluminium daur ulang (remelting) dengan waktu peleburan 30 menit dan variasi waktu pendinginan no.7 = 5 menit, no.8 = 10 menit, no.9 = 15 menit.
Pengecoran keempat, komposisi bahan 50% piston bekas + 50% aluminium daur ulang (remelting) dengan waktu peleburan 20 menit dan variasi waktu pendinginan no.10 = 5 menit, no.11 = 10 menit, no.12 = 15 menit.
Pengecoran kelima, komposisi bahan 50% piston bekas + 50% aluminium daur ulang (remelting) dengan waktu peleburan 25 menit dan variasi waktu
pendinginan no.13 = 5 menit, no.14 = 10 menit, no.15 = 15 menit.
-Pengecoran keenam, komposisi bahan 50% piston bekas + 50% aluminium daur ulang (remelting) dengan waktu peleburan 30 menit dan variasi waktu pendinginan no.16 = 5 menit, no.17 = 10 menit, no.18 =
menit.
Pengecoran ketujuh, komposisi bahan 25% piston bekas + 75% aluminium daur ulang (remelting) dengan waktu peleburan 20 menit dan variasi waktu pendinginan no.19 = 5 menit, no.20 = 10 menit, no.21 =
menit.
Pengecoran kedelapan, komposisi bahan 25% piston bekas + 75% aluminium daur ulang (remelting) dengan waktu peleburan 25 menit dan variasi waktu pendinginan no.22 = 5 menit, no.23 = 10 menit, no.24 =
menit.
Pengecoran kesembilan, komposisi bahan 25% piston bekas + 75% aluminium daur ulang (remelting) dengan waktu peleburan 30 menit dan variasi waktu pendinginan no.25 = 5 menit, no.26 = 10 menit, no.27 =
menit.
Pengujian
Pengukuran kekasaran dan kekerasan dilakukan di 3 titik benda kerja yang
berberda.Pengukuranpertama
dilakukan pengujian kekasaran terlebih dahulu, ditiik pertama pada sisi paling terdekat dengan lubang tuang pada benda kerja, pengukuran kedua dilakukan ditengah-tengah benda kerja, dan pengukuran ketiga dilakukan pada sisi ujung paling jauh dengan lubang penuang benda kerja. Demikian pula untuk pengukuran kekerasan dilakukan pada titik yang sama.Kemudian hasil pengukuran dari ketiga titik tersebut diambil nilai
rata-ratanya untuk pengujian kekasaran dan juga dengan nilai kekerasan.
2.Cara Penelitian
Desain pembuatan tungku pengecoran menggunakan batu tahan api dan semen tahan api sebagai dinding tungku. Sementara api sebagai pemanas digunakan kompor minyak tanah dengan bantuan udara bertekanan yang disemburkan melalui nosel. Sebagai tempat penampung logam aluminium cair digunakan kowi dan untuk mengukur suhu dari logam cair digunakan digital thermometer dengan termokopel. Bahan menggunakan Aluminium dalam bentuk batangan yang diperoleh dari pasaran. Jumlah dari spesimen pengujian adalah masing masing tiga spesimen untuk tiap pengecoran. Pengecoran dilakukan berulang sampai tiga kali pengecoran dari sisa pembuatan spesimen dengan temperatur tuang 750OC dan di cetak dengan menggunakan cetakan pasir. Sebagai material kontrol dibuat spesimen dari material awal
Tegangan tarik maksimum pada variasi pengecoran ulang I sampai pengecoran ulang III pada temperatur tuang 750oC ditunjukkan pada Gambar 2 dimana pada raw material mempunyai tegangan tarik maksimum sebesar 19.98 kg/mm2. Tegangan tarik maksimum pada pengecoran ulang I terhadap raw material turun dari 19.98 kg/mm2 menjadi 11.69 kg/mm2 atau turun sekitar 41 %. Setelah dilakukan pengecoran ulang II tegangan tarik maksimum turun lagi menjadi 11.23 kg/mm2 atau turun 3.9 % demikian juga setelah dilakukan pengecoran ulang III tegangan tarik maksimumnya juga turun
menjadi 10.23 kg/mm2 atau turun 8.9 %. Pengujian ini menunjukkan penurunan kekuatan tarik maksimum, sesuai yang dilaporkan oleh Purnomo, 2004 pada aluminium tuang 320 yang mengalami penurunan kekuatan tarik setelah dilakukan pengecoran ulang, hal ini disebabkan karena karena adanya porositas yang disebabkan timbulnya gas H2 saat proses peleburan. Penurunan kekuatan tarik juga dapat disebabkan oleh masuknya kotoran pada saat peleburan karana peleburan menggunakan bahan bakar minyak tanah.
3.2.Regangan
Regangan pada variasi jenis pengecoranditunjukkan pada gambar 3, regangan pada raw material adalah 0.35. Setelah dilakukan pengecoran ulang I, regangan turun menjadi 0.09. Pada pengecoran ulang II juga nampak penurunannya menjadi 0.08, dan pada pengecoran ulang III juga turun menjadi 0.07 dengan demikian pengecoran ulang juga membuat regangan dari aluminium menjadi berkurang atau aluminium yang dilakukan pengecoran kemampuan perpanjangannya menjadi berkurang.
3.3.Pengujian Kekerasan
Gambar 3 menunjukkan pengaruh pengecoran ulang terhadap kekerasan. Hasil pengujian terlihat bahwa raw material mempunyai nilai kekerasan yang cukup tinggi yaitu sekitar 91.7 BHN. Hasil pengujian terhadap pengecoran ulang I terlihat penurunan yang cukup jauh yaitu dari 91.17 BHN menjadi 19.3 BHN penurunan terjadi sekitar 79%. Pengujian kekerasan pada pengecoran ulang II penurunannya tidak terlalu jauh dari pengecoran ulang I yaitu dari 19.3 BHN menjadi 18.03 BHN, atau sekitar 5.1% demikian pula pada pengecoran ulang III yaitu mengalami penurunan kekerasan terhadap pengecoran ulang II yaitu dari 18.03 BHN menjadi 13.1 BHN atau sekitar 27
Dari hasil pengujian ini terlihat bahwa terjad kecenderungan turunnya harga
kekerasan akibat dilakukannya pengecoran ulang, hal ini disebabkan oleh timbulnya porositas pada hasil pengecoran akibat timbulnya gas pada saat peleburan
Pengaruh tegangan tarik maksimum terhadap kekerasan terlihat bahwa seiring dengan turunnya tegangan tarik terlihat pula penurunan pada nilai kekerasannya dengan demikian dapat disimpulkan bahwa semakin sering aluminium di cor ulang maka kekutan tarik dan kekerasannya akan semakin berkurang, sama yang dikatakan Purnomo, 2004 pada aluminium tuang 320 bahwa kekuatan tarik dan kekuatan impak akan turun setelah dilakukan pengecoran ulang.
Uji Kekerasan Brinell
Uji kekersan brinell digunakan untuk mengetahui kekerasan pada hasil pengecoran paduan aluminium.
(Amstead dan Ostwalt, 1995)
Jenis logam
Kekuatan
Keuletan
Kekerasan
Tarik
(%)
(BHN)
(Mpa)
Besi dan baja
Besi cor kelabu
110
– 207
0
– 1
100 – 150
Besi cor putih
310
0
– 1
450
Baja
276
– 2070
12
– 15
110 – 500
Bukan Besi
83
– 310
10
– 35
30 – 100
Aluminium
Tembaga
345
– 689
5 – 10
50 – 100
Magnesium
83
– 345
9 – 15
30 – 60
Seng
48
– 90
2 – 10
80 – 100
Titan
552
– 1034
–
158 – 266
Nikel
414
– 1103
15
– 40
90 – 250
Tabel 2. merupakan sifat dari logam yang sering dipergunakan dalam pengecoran, dimana dalam tabel tersebut terdapat sifat aluminium se
4.Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian pada proses pengecoran ulang pada aluminium murni dengan menggunakan cetakan pasir dan temperatur tuang 750oC dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1.Pengecoran ulang menyebabkan penurunan pada kekutan tarik yaitu dari pengecoran I ke pengecoran II turun sekitar 3.9 % sedang penurunan dari
pengecoran ulang II ke pengecoran III
turun 8.9%atau rata-rata penurunan setelah
dilakukan pengecoran ulang adalah 6.4 %.
2.Pengecoran ulang juga berpengaruh
pada penurunan regangan. Rata-rata
penurunannya sebesar 11 % .
Pengecoran ulang juga menurunkan kekerasan material dari pengecoran I ke pengecoran II turun dari 19.3 BHN menjadi 18.03 BHN atau turun sebesar 5.1% dan dari pengecoran ulang II ke pengecoran ulang III turun dari 18.03 BHN menjadi 13.1 BHN atau turun sebesar 27 %.
Ucapan Terima Kasih
Diucapkan terimakasih kepada segenap laboran dan teknisi Laboratorium Proses Produksi dan Material Teknik Program Studi Teknik Mesin Universitas Wahid Hasyim Semarang dan Laboratorium Bahan Teknik Program Studi D3 Teknik Mesin Universitas Gadjah Mada Yogyakarta.
Daftar Pustaka
Amanto, 2006, Pengukuran Sifat Mekanik, Ilmu Bahan , Bumi Aksara, Jakarta Amstead B. H., Ostwalt P. F., Teknologi Mekanik ,Erlangga , Jakarta Dieter, G. E., 1987, Metalurgi Mekanik, Jilid 1 Erlangga, Jakarta
Japanese Standards Association, 1973, JIS Hand Book Non-Ferrous Metal and Metallurgy, JSA Japan hal. 36.
Kalpakijan, S., 1989, Manufacturing Engineering and Technology, McGraw-Hill. inc Purnomo, 2004, Pengaruh Pengecoran Ulang Terhadap Kekuatan tarik dan
Ketangguhan Impak pada Paduan Aluminium 320, Jurnal Proceedings, Komputer dan Sistem Intelijen Auditorium Universitas Gunadarma, Jakarta hal 905-911.
Surdia, T. dan Chijiwa K., 1991, Teknik Pengecoran Logam, PT Pradnya Paramita,Jakarta.
Shackelford, J. F., 1992, Introduction to Material Science for Engineer, 3 rd edition, Macmillan Publishing Company
Permukaan Baja ST 60 Pada Proses Bubut Konvensional. Skripsi Strata 1 tidak diterbitkan, Universitas Negeri Surabaya.
Arikunto,Suharsimi.(2006).Prosedur
Penelitian Suatu Pendekatan Praktik.
Jakarta: Rineka Cipta.
Ramsden. (2004). Mechanical Properties of
Aluminium Casting Alloys, http://www.ramsden.on.ca/alloys.htm
Smith, F. William. (1995). Material Science and engineering. (second edition). New York: Mc Graw- Hill inc.
Solechan.(2010).StudiPembuatan
Prototipe Material Piston Mengunakan Limbah Piston Bekas dan ADC 12 yang Diperkuat Dengan Insert ST 60 dan Besi Cor. Tesis
Program Pascasarjana UNDIP. Semarang. Universitas Diponegoro Semarang.
Sonny, Charis (2006). Karakteristik Kekuatan Fatik Pada Paduan Aluminium Tuang. Skripsi Strata 1,
Semarang,UniversitasNegeri
Semarang.
Supadi, dkk. (2010). Panduan Penulisan Skripsi Program S1. Surabaya: Jurusan Pendidikan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Surabaya.
Surdia, T. dan Cijiiwa K. (1991). Teknik Pengecoran Logam, PT Pradnya Paramita, Jakarta.
Surdia, T. dan Shinroku. (1992). Pengetahuan Bahan Teknik, PT Pradnya Paramita, Jakarta.
Takeshi, S.G. & Sugiarto, H.N. (1999). Menggambar Mesin Menurut Standar ISO (8th ed). Jakarta: PT. Pradnya Paramita.
Hardi S., 2008, Teknik Pengecoran Logam, BSE
SMK, Departemen Pendidikan Nasional.
Purwanto H., 2009, Teknik Pengecoran, Diktat
Kuliah Teknik Mesin Universitas Wahid
Hasyim Semarang.
Purnomo, 2004, Pengaruh Pengecoran Ulang
terhadap Sifat Mekanis pada Paduan
Aluminium, Jurnal Teknik Mesin Universitas
Gunadarma, Jakarta.
Surdia T. dan Chijiwa K., 1986, Teknik Pengecoran Logam, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.
Taufik H. dan Slamet S., 2010, Pengaruh model saluran tuang pada cetakan pasir terhadap hasil cor logam, Jurnal Teknik mesin Universitas Muria Kudus.
Tjitro S. dan Hartanto L. S., 2002, Pengaruh Modulus Cor Terhadap Cacat Penyusutan pada Produk Paduan Al-Si, Jurnal Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Kristen Petra.
