PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN TERHADAP … filepengaruh variasi media pendingin terhadap...
Transcript of PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN TERHADAP … filepengaruh variasi media pendingin terhadap...
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN
TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO
HASIL REMELTING Al-Si BERBASIS LIMBAH PISTON BEKAS
DENGAN PERLAKUAN DEGASSING
SKRIPSI
Oleh :
K 2508008
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
Oktober 2012
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
ii
PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN
Saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama
NIM : K2508008
Jurusan/ Program Studi : PTK/ Pendidikan Teknik Mesin
menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul PENGARUH VARIASI MEDIA
PENDINGINTERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO
HASIL REMELTING Al-Si BERBASIS LIMBAH PISTON BEKAS
DENGAN PERLAKUAN DEGASSING ini benar-benar merupakan hasil karya
saya sendiri. Selain itu, sumber informasi yang dikutip dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka.
Apabila pada kemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan skripsi ini hasil
jiplakan, saya bersedia menerima sanksi atas perbuatan saya.
Surakarta, 29 Oktober 2012
Penulis,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
iii
PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN
TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO
HASIL REMELTING Al-Si BERBASIS LIMBAH PISTON BEKAS
DENGAN PERLAKUAN DEGASSING
Oleh :
FERDIAZ DINOV
K 2508008
Skripsi
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Mendapat Gelar
Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Mesin
Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
Oktober 2012
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
iv
PERSETUJUAN
Skripsi ini telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji
Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
Surakarta, Oktober 2012
Pembimbing I, Pembimbing II,
Budi Harjanto, S.T., M.Eng. Suharno, S.T., M.T.NIP. 19790116 200501 1 001 NIP. 19710603 200604 1 001
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
v
PENGESAHAN
Skripsi ini telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas
Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima
untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan.
Hari : Senin
Tanggal : 29 Oktober 2012
Tim Penguji Skripsi :
Nama Terang Tanda Tangan
Ketua : Drs. Subagsono, M.T. ______________
Sekretaris :Drs. Wardoyo _______________
Anggota I :Budi Harjanto, S.T., M.Eng. ______________
Anggota II :Suharno, S.T., M.T. _______________
Disahkan oleh
Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Sebelas Maret
a.n. Dekan,
Pembantu Dekan I,
Prof. Dr. rer. Nat. Sajidan, M.Si.NIP. 19660415199103 1 002
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vi
ABSTRAK
PENGARUH VARIASI MEDIA
PENDINGINTERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO
HASIL REMELTING Al-Si BERBASIS LIMBAH PISTON BEKAS
DENGAN PERLAKUAN DEGASSING. Skripsi. Fakultas Keguruan dan Ilmu
Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta, Oktober 2012.
Tujuan penelitian ini adalah (1) Mengetahui pengaruh variasi media
pendingin terhadap kekerasan hasil remelting Al-Si berbasis limbah piston bekas
dengan perlakuan degassing, (2) Mengetahui pengaruh variasi media pendingin
terhadap struktur mikro hasil remelting Al-Si berbasis limbah piston bekas dengan
perlakuan degassing, (3) Mengetahui pengaruh media pendingin yang optimal
terhadap kekerasan hasil remelting Al-Si berbasis limbah piston bekas dengan
perlakuan degassing.
Penelitian ini menggunakan metode eksperimen yang menggunakan satu
faktor variabel bebas (variasi media pendingin) dan dua faktor variabel terikat
(kekerasan dan struktur mikro). Obyek dalam penelitian ini menggunakan hasil
remelting Al-Si limbah piston bekas. Teknik analisa data dalam penelitian ini
menggunakan analisis data deskriptif yaitu menggambarkan hasil penelitian
secara grafis dalam table dan histogram serta foto struktur mikro. Parameter input
pada penganalisisan data meliputi : variasi media pendingin (air sumur, oli SAE
40 dan larutan garam), struktur mikro, dan kekerasan.
Hasil penelitian menunjukkan adanya perubahan tingkat kekerasan dan
struktur mikro yang terbentuk. Dari hasil pengujian kekerasan didapatkan tingkat
kekerasan tertinggi pada media pendingin air sumur sebesar 86,83 BHN berturut-
turut menuju posisi terendah yaitu media pendingin larutan garam sebesar
83,63BHN, media pendingin oli SAE 40 sebesar 63,24 BHN, dan paling rendah
pada non-quenching sebesar 54,22 BHN. Pengujian struktur mikro menunjukkan
struktur mikro terdiri dari pembentukan Al yang bersifat lunak (kekerasan rendah)
dan Si sebagai penambah keuletan yang mempengaruhi tingkat kekerasan, dengan
ukuran butiran kristal berbeda-beda yang menandakan bahwa tingkat kekerasan
berbeda. Sehingga didapatkan semakin besarjumlah struktur Si maka kekerasan
yang dihasilkan akan meningkat.
Kata Kunci: variasi media pendingin, Al-Si, kekerasan, struktur mikro
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vii
ABSTRAC
Ferdiaz Dinov Mu'afax. EFFECT OF VARIATION OF MEDIA COOLING TO
HARDNESS AND MICRO STRUCTURE REMELTING OF Al-Si BASED
USED PISTON WASTE WITH DEGASSING TREATMENT. Thesis.
Surakarta: Faculty of Teacher Training and Education, SebelasMaret Surakarta
University, October: 2012.
The purpose of this study was (1) Determine the effect of the variation
media cooling to hardness remelting of Al-Si based used piston waste with
degassing treatment, (2) Determine the effect of the variation cooling media to
micro structure remelting of Al-Si based used piston waste with degassing
treatment, (3) Determine the effect of the optimal cooling media results hardness
and microstructure remelting of Al-Si based used piston waste with degassing
treatment.
This study used an experimental method that uses a single independent
variable factor (media cooling variation) and two-factor variable (hardness and
microstructure). Objects in this study using the results of remelting of Al-Si piston
former waste. Data analysis techniques in this study using descriptive data
analysis results graphically illustrate the tables and histograms as well as images
of microstructures. Input parameters in analyzing the data include: variations in
the cooling medium (water well, oil SAE 40 and salt liquid), microstructure, and
hardness.
The results showed a change in the level of hardness and the
microstructure formed. From the hardness test results obtained the highest level
of hardness in the media cooling well water 86.83 BHN respectively towards the
lows of the cooling medium salt liquid at 83.63 BHN, media SAE 40 oil cooler for
63.24 BHN, and the non-quenching at low 54.22 BHN. Microstructure test shows
the microstructure consists of the formation of Al that is soft (low hardness) and
Si as an addition to the level of hardness that affect resilience, the size of the
grains of different suggesting that different levels of hardness coupled. So we get
the greater amount Si then the resulting hardness will increase.
Keywords: media cooling variation, Al-Si, hardness, microstructure
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
viii
MOTTO
kaum, sehingga mereka
(H.R. Muslim)
Sukses adalah hak saya. Kesuksesan bukan milik orang-orang tertentu. Sukses
milik anda, milik saya dan milik siapa saja yang benar-benar menyadari,
menginginkan dan memperjuangkan dengan sepenuh hati
(Mario Teguh)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
ix
PERSEMBAHAN
Teriring syukurku pada-Mu, kupersembahkan karya ini untuk:
Bapak dan Ibu
Doamu yang tiada terputus, kerja keras dan pengorbanan yang tiada henti serta
kasih sayang yang tak terbatas. Semuanya membuatku bangga memiliki
kalian. Tiada kasih sayang yang seindah dan setulus kasih sayangmu. Kalian
yangterbaik, kalian yang selalu ada dihatiku dan kalian adalah segalanya.
Adik-adikku
Terima kasih telah mendukung dan mendorong langkahku, menemanidi saat aku
sendiri, dan menjadi motivasi di saat apapun serta kesusahan dan kekurangan.
Saudara-saudaraku (keluarga besar)
Terima kasih karena kalian semua telah membantu di setiap kehidupanku sejauh
ini, membimbingku dalam banyak hal, dan doa kalian melancarkan setiap
langkahku.
Sahabat-sahabatku
Agung, Dhiah, Saprol, Insan, Ihsan, Arif Budi, Nur Firs, Lugi, Saiful, Mbak Arini,
Mas Bayu, Mas Joko, Mas Kurnia, Adi Pamungkas
Terima kasih atas dukungan, doa, dan semangat yang telah kalian berikan padaku.
kebaikan kalian membuatku semakin menghargai persahabatan dan kehidupan.
Teman-temanku PTM 08
Terima kasih atas duka citanya selama ini.
My SupX Silver
Terima kasih atas jerih payah dan cucuran keringat-mu untuk selalu ada
dan melindungi aku selama ini.
Almamaterku Tercinta
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
x
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas
limpahan rohmat, taufik, hidayah, dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini berjudul PENGARUH VARIASI MEDIA
PENDINGINTERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO
HASIL REMELTING Al-Si BERBASIS LIMBAH PISTON BEKAS
DENGAN PERLAKUAN DEGASSING
Skripsi ini disusun untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam
mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan pada Program Pendidikan Teknik Mesin
Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan, Fakultas Keguruan dan Ilmu
Pendidikan, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Skripsi ini dapat diselesaikan
tidak lepas dari berbagai pihak, oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih
kepada yang terhormat:
1. Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret
yang telah memberikan ijin menyusun skripsi.
2. Ketua Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan FKIP UNS yang telah
memberikan persetujuan atas permohonan penyusunan skripsi.
3. Ketua Program Pendidikan Teknik Mesin JPTK FKIP UNS yang telah
memberikan persetujuan atas permohonan penyusunan skripsi.
4. Drs. Suwachid, M.Pd., M.T. selaku Pembimbing Akademik.
5. Budi Harjanto, S.T., M.Eng. selaku Dosen Pembimbing I, yang selalu
memberikan pengarahan dan bimbingan dengan penuh kesabaran.
6. Suharno, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing II, yang memberikan motivasi
dan bimbingan dengan penuh kesabaran.
7. Lilik Dwi Setyana, S.T., M.T. selaku staff Laboratorium Bahan Teknik
D3,Universitas Gadjah Mada Yogyakarta yang telah mendampingi pengujian
dalam penelitian ini.
8. MarutoAdhi P., S.T. Laboratorium Material, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas
Teknik,Universitas Sebelas Maret, Surakarta yang telah membantu dalam
pengujian spesimen penelitian ini.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xi
9. Teman-
bantuannya.
10. Semua pihak yang penulis tidak bisa sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa skripsi ini masih banyak
kekurangan. Sehingga penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya
membangun dari semua pihak. Apabila dalam pelaksanaan penelitian dan
penyusunan skripsi ini terdapat kesalahan dan hal yang tidak berkenan, penulis
sampaikan mohon maaf yang sebesar-besarnya.
Surakarta, 29 Oktober 2012
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xii
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL................................................................................... i
HALAMAN PERNYATAAN .................................................................... ii
HALAMAN PENGAJUAN........................................................................ iii
HALAMAN PERSETUJUAN.................................................................... iv
HALAMAN PENGESAHAN..................................................................... v
HALAMAN ABSTRAK............................................................................. vi
HALAMAN MOTTO ................................................................................. viii
HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................. ix
KATA PENGANTAR ................................................................................ x
DAFTAR ISI............................................................................................... xii
DAFTAR TABEL....................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xiv
DAFTAR LAMPIRAN............................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah..................................................................... 1
B. Identifikasi Masalah ........................................................................... 3
C. Pembatasan Masalah .......................................................................... 3
D. Perumusan Masalah ........................................................................... 3
E. Tujuan Penelitian ............................................................................... 4
F. Manfaat Penelitian ............................................................................. 4
BAB II LANDASAN TEORI
A. TinjauanPustaka ................................................................................. 6
1. Aluminium.................................................................................. 6
2. Karakteristik Piston .................................................................... 14
3. Baterai Kering (Dry Cell) ........................................................... 16
4. Pasir Cetak .................................................................................. 17
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xiii
5. Cetakan Pasir (Sand Casting) ..................................................... 17
6. Pembuatan Coran........................................................................ 18
7. Sifat Mekanik Logam ................................................................. 19
8. Remelting .................................................................................... 21
9. Degassing ................................................................................... 22
10. Perlakuan Panas (Heat Treatment) ............................................. 23
11. Media Pendingin ......................................................................... 26
12. PengujianKomposisi Kimia........................................................ 27
13. PengujianKekerasan ................................................................... 27
14. Pengujian Struktur Mikro (Metalografi)..................................... 31
B. Penelitian yang Relevan ..................................................................... 32
C. Kerangka Berpikir .............................................................................. 34
D. Hipotesis............................................................................................. 35
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................ 36
1. Tempat Penelitian ....................................................................... 36
2. Waktu Penelitian......................................................................... 36
B. Material Penelitian ............................................................................. 37
C. Peralatan Penelitian ............................................................................ 38
D. Variabel Penelitian ............................................................................. 43
E. Pelaksanaan Penelitian ....................................................................... 45
1. Diagram Alir Penelitian.............................................................. 45
2. Urutan Langkah Penelitian ......................................................... 46
3. Desain Penelitian ........................................................................ 49
F. Analisis Data ...................................................................................... 49
1. Analisis Hasil Studi Kekerasan .................................................. 50
2. Analisis Hasil Studi Struktur Mikro ........................................... 50
3. Analisis Hasil Penelitian............................................................. 50
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xiv
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN PENELITIAN
A. Deskripsi Data.................................................................................... 51
1. Tingkat Kekerasan pada Hasil Remelting Al-Si Piston Bekas
dengan Perlakuan Degassing ...................................................... 52
2. Struktur Mikro pada Hasil Remelting Al-Si Piston Bekas
dengan Perlakuan Degassing ...................................................... 54
B. Pembahasan........................................................................................ 57
1. Spesimen Non-quenching ........................................................... 57
2. Spesimen Perlakuan Panas Quenching Media Pendingin Oli
SAE 40...................................................................................... 57
3. Spesimen Perlakuan Panas Quenching Media Pendingin
Larutan Garam.......................................................................... 58
4. Spesimen Perlakuan Panas Quenching Media Pendingin Air
Sumur ....................................................................................... 59
5. Perbandingan Variasi Media Pendingin Terhadap Kekerasan
dan Struktu rMikro ................................................................... 60
BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN
A. Simpulan Penelitian .......................................................................... 62
B. Implikasi ........................................................................................... 62
C. Saran ................................................................................................. 63
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 65
LAMPIRAN............................................................................................... 67
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1 Aluminium Paduan.......................................................................... 9
2.2 Diagram Fasa Paduan Al-Si ............................................................ 12
2.3 Bagian-Bagian Piston ...................................................................... 15
2.4 Piston Bekas .................................................................................... 15
2.5 Dry Cell ........................................................................................... 16
2.6 Aliran Proses pada Pembuatan Coran ............................................. 18
2.7 Alat Uji Kekerasan Rockwell .......................................................... 29
2.8 Alat Uji Kekerasan Brinell .............................................................. 29
2.9 Skema Pengujian Brinell................................................................. 30
3.1 Piston Bekas Sepeda Motor............................................................. 37
3.2 Dry Cell Bekas Tipe R 20 S ............................................................ 37
3.3 Dapur Peleburan Coran ................................................................... 38
3.4 Ladle ................................................................................................ 38
3.5 Kipas Angin..................................................................................... 39
3.6 Digital Thermometer KW06-283..................................................... 39
3.7 Timbangan ACIS BC 500 ............................................................... 40
3.8 Sand Casting ................................................................................... 40
3.9 Mesin Bubut Konvensional ............................................................. 41
3.10 Spektrometer Metal Scan ................................................................ 42
3.11 Electronic Brinell HardnessTesterHB-3000C ................................ 42
3.12 Metallurgical Microscope With Inverted (Olympus PME 3) .......... 43
3.13 Diagram Alir Penelitian .................................................................. 45
3.14 Penimbangan Piston Bekas ............................................................. 46
3.15 Penimbangan Serbuk Dry Cell ........................................................ 46
3.16 Spesimen hasil coran ....................................................................... 47
4.1 Histogram PengaruhVariasi Media PendinginTerhadap Tingkat
KekerasanHasilRemelting Al-Si BerbasisLimbah Piston
BekasdenganPerlakuanDegassing................................................. 54
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xvi
4.2.a FotoStrukturMikroSpesimenPerlakuanPanasQuenchingPada Non-
quenchingPerbesaran 100X ........................................................... 55
4.2.b FotoStrukturMikroSpesimenPerlakuanPanasQuenchingPada
Media Pendingin Oli SAE 40 Perbesaran 100X ........................... 55
4.2.c FotoStrukturMikroSpesimenPerlakuanPanasQuenchingPada
Media Pendingin Larutan Garam Perbesaran 100X...................... 55
4.2.d FotoStrukturMikroSpesimenPerlakuanPanasQuenchingPada
Media Pendingin Air Sumur Perbesaran 100X ............................. 55
4.3.a FotoStrukturMikroSpesimenPerlakuanPanasQuenchingPada Non-
quenchingPerbesaran200X............................................................ 56
4.3.b FotoStrukturMikroSpesimenPerlakuanPanasQuenchingPada
Media Pendingin Oli SAE 40 Perbesaran200X ............................ 56
4.3.c FotoStrukturMikroSpesimenPerlakuanPanasQuenchingPada
Media Pendingin Larutan Garam Perbesaran200X....................... 56
4.3.d FotoStrukturMikroSpesimenPerlakuanPanasQuenchingPada
Media Pendingin Air Sumur Perbesaran200X .............................. 56
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
2.1 StandarPengujianBrinell ASTM E10-12 Material
Aluminiumdan PaduanAluminium ................................................. 31
4.1 Data Komposisi Kimia HasilRemeltingAl-Si Piston Bekas ............ 51
4.2 Data HasilPengukuranNilaiKekerasanReratapadaHasilRemelting
Al-Si Piston Bekas (BHN) .............................................................. 52
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Aluminium (Al) adalah bahan logam yang banyak dimanfaatkan dalam
kehidupan sehari-hari. Material aluminium dipergunakan dalam bidang yang luas,
contohnya untuk peralatan rumah tangga, kontruksi pesawat terbang, dan konstruksi
mobil. Material ini sangat menarik bagi dunia industri, karena memiliki sifat yang
ringan, ketahanan korosi yang tinggi, densitas yang rendah, dapat dibentuk dengan
baik, serta memiliki daya konduktivitas yang tinggi, baik konduktivitas panas
maupun listrik. Kelemahan dari aluminium ini adalah kekuatannya yang kurang kuat,
sehingga jarang sekali dijumpai logam aluminium murni dalam pemanfaatannya
(Arifin, S, 2004).
Aluminium menjadi logam yang luas penggunaannya setelah baja. Material
ini merupakan salah satu sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui.
Aluminium murni (ingot) mempunyai berat jenis yang lebih ringan dibandingkan
dengan baja, disamping itu aluminium ini memiliki tahanan karat yang baik.
Keterbatasan aluminium akhirnya membuat produsen untuk berpikir kreatif dengan
cara memanfaatkan limbah hasil pengolahan aluminium, yang disebut remelting.
Tujuan dari remelting adalah untuk mengefisiensi bahan yang telah ada, dengan harga
yang relatih lebih rendah jika dibandingkan dengan aluminium murni.
Remelting dapat digunakan untuk mendapatkan material dengan sifat yang
diinginkan, dengan cara mengubah sifat dari material awal. Meskipun produk hasil
remelting tidak seperti hasil olahan dari ingot, namun hal ini masih dipertahankan
dengan banyak pertimbangan. Ada beberapa keuntungan dari hasil remelting, antara
lain harganya yang relatif murah bagi skala home industry. Kelemahan remelting
adalah ketangguhannya menurun seiring dengan perlakuan remelting yang dilakukan
(Aris Budiono, 2004). Maka dari itu harus dilakukan proses lanjutan setelah
1
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
2
mendapatkan benda hasil coran dari bahan bekas tersebut. Beberapa perlakuan yang
dapat dilakukan yaitu dengan perlakuan degassing dan quenching.
Proses degassing treatment aluminium dilakukan dengan cara pemberian
degasser pada cairan logam yang bertujuan untuk meminimalisasi pembentukan gas
dan mereduksi hidrogen pada logam cair (Brown, 1994:127). Kendala yang dihadapi
dalam melakukan degassing adalah sulitnya dalam pengadaan bahan, serta biaya yang
sangat mahal. Namun dari hasil pengamatan sebuah home industry pengecoran
aluminium di Karanganyar, Jawa Tengah, dapat dijumpai penggunaan dry cell bekas
sebagai degasser. Menurut Agita Wirasmara (2006) penambahan serbuk dry cell
dengan persentase berat yaitu 0,15%, 0,25%, dan 0,30% terhadap berat logam
aluminium menyatakan bahwa penambahan serbuk dry cell yang mendekati optimal
untuk menciptakan produk cor tanpa cacat yaitu persentase 0,30%. Penelitian ini
dalam menggunakan persentase pemakaian dry cell juga menggunakan persentase
0,30 % terhadap berat logam aluminium.
Setiap logam akan mengalami perubahan fasa selama proses pengecoran,
baik perubahan sifat fisis maupun mekanis yang disebabkan oleh proses pembekuan.
Piston hasil daur ulang agar bisa digunakan dengan baik dan aman, maka perlu
dilakukan treatment (perlakuan) untuk memperbaiki sifat aluminium piston hasil
pengecoran ulang. Perubahan sifat tersebut dapat memperbaiki sifat logam dan juga
mampu merusak sifat logam yang ada didalamnya. Perubahan sifat ini salah satunya
tergantung dari media pendingin yang digunakan pada saat proses pendinginan.
Fokus masalah yang ingin dipelajari dalam penelitian ini adalah perlakuan panas
(heat treatment) pada paduan aluminium dengan pemilihan media pendingin yang
tepat sebagai upaya memperbaiki sifat mekanis logam dalam segi kualitas.
Berdasarkan latar belakang permasalahan tersebut, maka perlu dilakukan
penelitian tentang variasi media pendingin dan pengaruhnya terhadap kekasaran dan
struktur mikro hasil remelting Al-Si, penelitian ini mengambil judul : PENGARUH
VARIASI MEDIA PENDINGIN TERHADAP KEKERASAN DAN
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
3
STRUKTUR MIKRO HASIL REMELTING Al-Si BERBASIS LIMBAH
PISTON BEKAS DENGAN PERLAKUAN DEGASSING .
B. Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka dapat diidentifikasi
beberapa permasalahan yang dapat mempengaruhi kekerasan dan struktur mikro hasil
remelting Al-Si berbasis limbah piston bekas, yaitu:
1. Pemanfaatan aluminium yang cenderung semakin meningkat setiap tahunnya,
sehingga memerlukan proses efisiensi dengan cara memanfaatkan limbah hasil
pengolahan aluminium.
2. Pemanfaatan logam aluminium bekas yang belum maksimal.
3. Hasil remelting nilai ketangguhannya menurun seiring dengan perlakuan yang
dilakukan.
4. Perubahan sifat fisis dan mekanis yang dapat merusak sifat logam dengan adanya
proses pendinginan, sehingga perlu pemilihan jenis pendinginan yang tepat.
C. Pembatasan Masalah
Agar penelitian ini tidak menyimpang dari masalah yang diteliti, maka
permasalahan hanya dibatasi oleh beberapa hal diantaranya:
1. Bahan remelting yang digunakan adalah Al-Si berbasis limbah piston bekas.
2. Dry cell bekas yang digunakan adalah baterai jenis dry cell tipe R 20 S.
3. Media pendinginan yang digunakan adalah air sumur, oli SAE 40, dan larutan
garam.
D. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah, identifikasi masalah, dan pembatasan
masalah, dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut:
1. Bagaimana pengaruh variasi media pendingin terhadap kekerasan hasil remelting
Al-Si berbasis limbah piston bekas dengan perlakuan degassing?
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
4
2. Bagaimana pengaruh variasi media pendingin terhadap struktur mikro hasil
remelting Al-Si berbasis limbah piston bekas dengan perlakuan degassing?
3. Bagaimana pengaruh variasi media pendingin yang paling optimal terhadap
kekerasan hasil remelting Al-Si berbasis limbah piston bekas dengan perlakuan
degassing?
E. Tujuan Penelitian
Pada penelitian ini tujuan yang ingin dicapai adalah untuk mengetahui secara
langsung adanya beberapa hal, diantaranya:
1. Mengetahui pengaruh variasi media pendingin terhadap kekerasan hasil
remelting Al-Si berbasis limbah piston bekas dengan perlakuan degassing.
2. Mengetahui pengaruh variasi media pendingin terhadap struktur mikro hasil
remelting Al-Si berbasis limbah piston bekas dengan perlakuan degassing.
3. Mengetahui pengaruh media pendingin yang optimal terhadap kekerasan hasil
remelting Al-Si berbasis limbah piston bekas dengan perlakuan degassing.
F. Manfaat Penelitian
1. Manfaat Teoritis
a. Sebagai masukan dan pertimbangan bagi perkembangan penelitian sejenis di
masa yang akan datang.
b. Menjadi bahan pustaka bagi Program Studi Pendidikan Teknik Mesin Jurusan
Pendidikan Teknik dan Kejuruan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan,
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Manfaat Praktis
a. Memberikan informasi tentang pengaruh media pendingin terhadap kekerasan
hasil remelting Al-Si berbasis limbah piston bekas dengan perlakuan
degassing.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
5
b. Memberikan informasi tentang pengaruh media pendingin terhadap struktur
mikro hasil remelting Al-Si berbasis limbah piston bekas dengan perlakuan
degassing.
c. Menjadi masukan bagi produsen dalam peningkatan kualitas dan kuantitas
produk hasil proses pengecoran remelting Al-Si berbasis limbah piston bekas
serta peningkatan kualitas sumber daya manusia.
d. Membantu dalam usaha mendapatkan tingkat kekerasan serta mengetahui
struktur mikro paduan aluminium yang sesuai kebutuhan melalui perlakuan
quenching dengan beberapa variasi media pendingin.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id6
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka
1. Aluminium (Al)
Aluminium merupakan logam non ferro yang memiliki sifat ringan
dan tahan karat. Aluminium dipakai sebagai paduan berbagai logam murni,
sebab tidak kehilangan sifat ringan dan sifat sifat mekanisnya dan mampu
cornya diperbaiki dengan menambah unsur unsur lain. Unsur-unsur paduan
itu adalah tembaga, silikon, magnesium, mangan, nikel, dan sebagainya yang
dapat merubah sifat paduan aluminium (Surdia, 1991).
a. Sifat Aluminium
Aluminium terdapat di kerak bumi sebanyak kira-kira 8,07% hingga
8,23% dari seluruh massa padat dari kerak bumi, dengan produksi tahunan
dunia sekitar 30 juta ton pertahun dalam bentuk bauksit dan bebatuan lain.
Aluminium dalam bentuk cair kemurnian setinggi-tingginya adalah 99,85
% dengan cara elektrolisis kembali dapat mencapai 99,99 %. Ketahanan
kimiawinya berubah menurut derajat kemurniannya.
Sifat-sifat yang penting dengan memilih aluminium sebagai bahan
adalah ringan, tahan korosi, dan merupakan konduktor panas dan listrik
yang baik (Davis, 1993: 743). Walaupun aluminium merupakan unsur
logam yang banyak terdapat di bumi, namun aluminium merupakan logam
yang relatif baru, karena teknologi untuk memurnikannya dari oksidasi
baru saja ditemukan. Namun demikian sekarang penggunaan aluminium
sangat beragam, bahkan tidak dapat dibayangkan bila perkembangan
industri penerbangan tanpa adanya Aluminium (Suherman, 1987: 157).
Aluminium memiliki sifat sebagai berikut:
1) Ringan (light in weight)
Aluminium memiliki sifat ringan, bahkan lebih ringan dari magnesium
dengan densitas sekitar 1/3 dari densitas besi. Kekuatan dari paduan
aluminium dapat mendekati dari kekuatan baja karbon dengan kekuatan
6
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id7
tarik 700 Mpa (100 Ksi). Kombinasi ringan dengan kekuatan yang cukup
baik membuat aluminium sering diaplikasikan pada kendaraan bermotor,
pesawat terbang, alat-alat konstruksi seperti tangga, scaffolding, maupun
pada roket.
2) Mudah dalam pembentukannya (easy fabrication)
Aluminium merupakan salah satu logam yang mudah untuk dibentuk dan
mudah dalam fabrikasi seperti ekstrusi, forging, bending, rolling, casting,
drawing, dan machining. Struktur kristal yang dimiliki aluminium adalah
struktur kristal FCC (Face Centered Cubic), sehingga aluminium tetap
ulet meskipun pada temperatur yang sangat rendah. Bahan aluminium
mudah dibentuk menjadi bentuk yang komplek dan tipis sekalipun, sepeti
bingkai jendela, lembaran aluminium foil, rel, gording, dan lain
sebagainya.
3) Tahan terhadap korosi (corrosion resistance)
Aluminium tahan terhadap korosi karena fenomena pasivasi. Pasivasi
adalah pembentukan lapisan pelindung akibat reaksi logam terhadap
komponen udara sehingga lapisan tersebut melindungi lapisan dalam
logam dari korosi. Hal tersebut dapat terjadi karena permukaan
aluminium mampu membentuk lapisan alumina (Al2O
3) bila bereaksi
dengan oksigen.
4) Konduktifitas panas tinggi (high thermal conductivity)
Konduktifitas panas aluminium tiga kali lebih besar dari besi, maupun
dalam pendinginan dan pemanasan. Sehingga aplikasi banyak digunakan
pada radiator mobil, koil pada evaporator, alat penukar kalor, alat-alat
masak, maupun komponen mesin.
5) Konduktifitas listrik tinggi (high electrical conductivity)
Konduktifitas listrik dari aluminium dua kali lebih besar dari pada
tembaga dengan perbandingan berat yang sama. Sehingga sangat cocok
digunakan dalam kabel transmisi listrik.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id8
6) Tangguh pada temperatur rendah (high toughness at cryogenic
temperature)
Aluminium tidak menjadi getas pada temperatur rendah hingga -100oC,
bahkan menjadi lebih keras dan ketangguhan meningkat. Sehingga
aluminium dapat digunakan pada material bejana yang beroperasi pada
temperatur rendah (cryogenic vessel)
7) Tidak beracun (non toxic)
Aluminium tidak memiliki sifat racun pada tubuh manusia, sehingga
sering digunakan dalam industri makanan seperti kaleng makanan dan
minuman, serta pipa-pipa penyalur pada industri makanan dan minuman.
8) Mudah didaur ulang (recyclability)
Aluminium mudah untuk didaur ulang, bahkan 30% produksi aluminium
di Amerika berasal dari aluminium yang didaur ulang. Pembentukan
kembali aluminium dari material bekas hanya membutuhkan 5% energi
dari pemisahan aluminium dari bauksit.
Dengan berbagai keunggulan dari aluminium tersebut, saat ini
penggunaan aluminium sangat berkembang pesat terutama pada industri
pesawat terbang dan otomotif. Masih banyak pengembangan yang
dilakukan sehingga dapat menciptakan paduan aluminium baru yang
memiliki sifat dan karakteristik yang berbeda.
b. Paduan Aluminium
Aluminium yang murni masih terlalu lunak dan lemah, terutama
kekakuan dan kekerasannya yang rendah sehingga belum dapat digunakan
di dunia teknik. Dengan adanya pemaduan diharapkan dapat memperbaiki
sifat kekurangan dari aluminium. Meskipun demikian terkadang sifat
korosi dan keuletannya yang berkurang. Unsur unsur paduan itu adalah
tembaga, silisium, magnesium, mangan, nikel, dan sebagainya yang dapat
merubah sifat paduan aluminium. Misalkan penambahan unsur Mn, Si,
atau Mg masih tidak mengurangi banyak sifat tahan korosi, tetapi dengan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id9
penambahan Zn, Fe, Sn, dan Cu dapat menurunkan sifat tahan korosi
aluminium secara drastis (Suherman, 1987: 157).
Pada elemen paduan yang memiliki kelarutan cukup baik dalam titik
lebur aluminium dan secara umum digunakan di pasaran adalah Zn, Mg,
Cu, Mn, dan Si. Paduan-paduan aluminium tersebut dipadukan dalam
berbagai macam seperti diagram pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Aluminium Paduan
(Sumber: JR Davis. (1993), Aluminium and Aluminium Alloys: 31)
Aluminium dipakai sebagai paduan berbagai logam murni, sebab
tidak kehilangan sifat ringan, sifat sifat mekanisnya, sifat mampu cornya
yang dapat diperbaiki dengan menambah unsur unsur lain. Macam
macam unsur paduan aluminium dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
1) Paduan Al-Si
Paduan Al-Si ditemukan oleh A. Pacz tahun 1921. paduan Al-Si yang
telah diperlakukan panas dinamakan Silumin. Sifat sifat silumin
sangat diperbaiki oleh perlakuan panas dan sedikit diperbaiki oleh unsur
paduan. Paduan Al-Si umumnya dipakai dengan 0,15% 0,4% Mn dan
0,5 % Mg. Paduan yang diberi perlakuan pelarutan (solution heat
treatment), quenching, dan aging dinamakan silumin , dan yang hanya
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id10
mendapat perlakuan aging saja dinamakan silumin . Paduan Al-Si
yang memerlukan perlakuan panas ditambah dengan Mg juga Cu serta
Ni untuk memberikan kekerasan pada saat panas. Bahan paduan ini
biasa dipakai untuk torak motor (Tata & Saito, 1992).
2) Paduan Al-Cu dan Al-Cu-Mg
Paduan Al-Cu-Mg adalah paduan yang mengandung 4% Cu dan 0,5%
Mg serta dapat mengeras dalam beberapa hari oleh penuaan, dalam
temperatur biasa atau natural aging setalah solution heat treatment dan
quenching. Studi tentang logam paduan ini telah banyak dilakukan
salah satunya adalah Nishimura yang telah berhasil dalam menemukan
senyawa terner yang berada dalam keseimbangan dengan Al, yang
kemudian dinamakan senyawa S dan T. Ternyata senyawa S
(AL2CuMg) mempunyai kemampuan penuaan pada temperatur biasa.
Paduan Al-Cu dan Al-Cu-Mg dipakai sebagai bahan dalam industri
pesawat terbang (Tata & Saito, 1992).
3) Paduan Al-Mn
Mangan (Mn) adalah unsur yang memperkuat Alumunium tanpa
mengurangi ketahanan korosi dan dipakai untuk membuat paduan yang
tahan terhadap korosi. Paduan Al-Mn dalam penamaan standar AA
adalah paduan Al 3003 dan Al 3004. Komposisi standar dari paduan Al
3003 adalah Al, 1,2 % Mn, sedangkan komposisi standar Al 3004
adalah Al, 1,2 % Mn, 1,0 % Mg. Paduan Al 3003 dan Al 3004
digunakan sebagai paduan tahan korosi tanpa perlakuan panas.
4) Paduan Al-Mg
Paduan dengan 2 3 % Mg dapat mudah ditempa, dirol dan diekstrusi,
paduan Al 5052 adalah paduan yang biasa dipakai sebagai bahan
tempaan. Paduan Al 5052 adalah paduan yang paling kuat dalam sistem
ini, dipakai setelah dikeraskan oleh pengerasan regangan apabila
diperlukan kekerasan tinggi. Paduan Al 5083 yang dianil adalah paduan
antara (4,5% Mg) kuat dan mudah dilas oleh karena itu sekarang
dipakai sebagai bahan untuk tangki LNG (Tata & Saito, 1992).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id11
5) Paduan Al-Mg-Si
Sebagai paduan Al-Mg-Si dalam sistem klasifikasi AA dapat diperoleh
paduan Al 6063 dan Al 6061. Paduan dalam sistem ini mempunyai
kekuatan kurang sebagai bahan tempaan dibandingkan dengan paduan
paduan lainnya, tetapi sangat liat, sangat baik mampu bentuknya untuk
penempaan, ekstrusi dan sebagainya. Paduan 6063 dipergunakan untuk
rangka rangka konstruksi, karena paduan dalam sistem ini mempunyai
kekuatan yang cukup baik tanpa mengurangi hantaran listrik, maka
selain dipergunakan untuk rangka konstruksi juga digunakan untuk
kabel tenaga (Tata & Saito, 1992).
6) Paduan Al-Mn-Zn
Di Jepang pada permulaan tahun 1940 Iragashi dan kawan-kawan
mengadakan studi dan berhasil dalam pengembangan suatu paduan
dengan penambahan kira kira 0,3 % Mn atau Cr dimana butir kristal
padat diperhalus dan mengubah bentuk presipitasi serta retakan korosi
tegangan tidak terjadi. Pada saat itu paduan tersebut dinamakan ESD
atau duralumin super ekstra. Selama perang dunia ke dua di Amerika
serikat dengan maksud yang hampir sama telah dikembangkan pula
suatu paduan yaitu suatu paduan yang terdiri dari: Al, 5,5 % Zn, 2,5 %
Mn, 1,5% Cu, 0,3 % Cr, 0,2 % Mn sekarang dinamakan paduan Al-
7075. Paduan ini mempunyai kekuatan tertinggi diantara paduan-
paduan lainnya. Pengggunaan paduan ini paling besar adalah untuk
bahan konstruksi pesawat udara, disamping itu juga digunakan dalam
bidang konstruksi (Tata & Saito, 1992).
c. Diagram Fasa Al-Si
Paduan Al-Si memiliki sifat mampu cor yang baik, tahan korosi, dapat
diproses dengan permesinan dan dapat dilas. Kandungan silikon pada
diagram fasa Al-Si ini terdiri dari 3 macam, yaitu:
1) Hipoeutectic yaitu apabila terdapat kandungan silikon < 11.7 %
dimana struktur akhir yang terbentuk pada fasa ini adalah struktur
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id12
ferrite (alpha) kaya alumunium, dengan struktur eutektik sebagai
tambahan.
2) Eutectic yaitu apabila kandungan silikon yang terkandung didalamnya
sekitar 11.7% sampai 12.2% Pada komposisi ini paduan Al-Si dapat
membeku secara langsung (dari fasa cair ke padat).
3) Hypereutectic yaitu apabila komposisi silikon diatas 12.2 % sehingga
kaya akan silikon dengan fasa eutektik sebagai fasa tambahan.
Keberadaan struktur kristal silikon primer pada daerah ini
mengakibatkan karakteristik yaitu:
a) Ketahanan aus paduan meningkat.
b) Ekspansi termal yang rendah.
c) Memiliki ketahanan retak panas (hot trearing) yang baik.
Gambar 2.2. Diagram fasa paduan Al-Si
(Sumber: ASM Internasional, 2004)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id13
Diagram fasa dari Al-Si ditunjukkan pada Gambar 2.2, diagram ini
digunakan sebagai pedoman umum untuk menganalisa perubahan fasa
pada proses pengecoran paduan Al-Si. Fungsi lain dari unsur silikon dapat
mereduksi koefisien ekspansi termal dari paduan Aluminium. Selama
pemanasan terjadi, pemuaian volume paduan tidak terlalu besar. Hal ini
akan menjadi sangat penting saat proses pendinginan dimana akan terjadi
penyusutan volume paduan Aluminium (ASM International, 1993).
d. Peleburan Aluminium
Temperatur tuang pada aluminium cair sangat penting untuk
diperhatikan. Karena aluminium yang terlalu tinggi temperaturnya sangat
rentan terjadi oksidasi. Oksidasi ini dapat menyebabkan terjadinya
gelembung udara yang memicu terjadinya porositas coran. Sebaliknya bila
aluminium cair temperaturnya terlalu cepat terjadi pembekuannya
sehingga rongga cetakan tidak dapat terisi penuh. Akibatnya menghasilkan
produk yang gagal (reject product).
Aluminium cair ketika memiliki temperatur yang tinggi
menghasilkan hidrogen. Menurut reaksinya: 2Al + 3HO2 = AlO3 + 6H.
Hidrogen ini diperoleh dari udara yang banyak mengandung uap air.
Hidrogen yang terjadi dari reaksi tersebut di atas akan terlarut dalam
aluminium cair, dan kelarutan hidrogen tersebut akan meningkat seiring
dengan laju kenaikan suhu dari aluminium. Hidrogen ini mengakibatkan
cacat porositas pada coran aluminium. Oleh karena itu, temperatur
aluminium yang akan dituangkan perlu dicek suhunya untuk mencegah
semakin meningkatnya cacat pada produk cor.
e. Pembekuan Aluminium
Proses yang ada dalam pembekuan logam ini adalah adanya kontak
langsung maupun tidak langsung karena adanya perpindahan panas.
Misalnya perpindahan panas tersebut adalah secara konveksi antara coran
dengan udara di luar karena rongga permeabilitas cetakan. Dan secara
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id14
konduksi adalah antara coran dengan cetakan. Dalam hal ini cetakan
sangat berpengaruh terhadap kecepatan pembekuan logam. Untuk setiap
jenis cetakan memiliki kecepatan membekukan logam berbeda-beda.
Misalkan cetakan logam, cetakan pasir, dan cetakan kering. Faktor yang
lain yang mempengaruhi pembekuan logam adalah aliran logam dalam
cetakan dan perpindahan panas selama pembekuan.
Pendinginan logam ini sangat berpengaruh terhadap ukuran, bentuk,
keseragaman dan komposisi butiran kristal selama proses pembekuan.
Cairan logam yang dituangkan ke dalam cetakan maka akan terjadi
penyerapan panas antara dinding cetakan dengan logam. Laju pembekuan
diawali dari sisi paling luar yang kontak langsung dengan cetakan. Panas
laten yang dilepas selama pembekuan melambat seiring dengan kecepatan
pembekuan. Bagian dari pembekuan tergantung tipe paduan yang dicor.
Logam paduan akan mambeku dengan rentan waktu tertentu, hal itu tidak
sama dengan logam murni. Dengan kata lain pembekuan diawali dari
daerah dibawah garis liquidus dan pembekuan berakhir bila temperatur
logam cair berada pada garis solidus. Logam cair yang berada dalam
rentang tersebut dinamakan kondisi fase bubur (mushy zone).
2. Karakteristik Piston
Piston yang dalam bahasa Indonesia dikenal dengan istilah torak adalah
komponen penting dalam kendaraan bermotor, karena piston memegang
peranan penting dalam proses pembakaran dalam ruang bakar yang berfungsi
sebagai penekan udara masuk dan penerima hentakan pembakaran pada ruang
bakar silinder liner.
Piston bekerja tanpa henti selama mesin hidup. Komponen ini
mengalami peningkatan temperatur dan tekanan tinggi sehingga mutlak harus
memiliki daya tahan tinggi. Oleh karena itu, pabrikan kini lebih memilih
paduan aluminium (Al-Si) sebagai bahan piston, maka diyakini mampu
menghasilkan panas yang lebih efisien dibanding material lainnya. Bentuk
bagian piston dapat dilihat pada Gambar 2.3.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id15
Gambar 2.3. Bagian-bagian Piston
Sementara penyebab utama kerusakan komponen ini adalah ausnya
piston yang disebabkan oleh kurang disiplinnya pemakai kendaraan dalam
merawat kendaraan terutama dalam pengecekan oli mesin. Jika oli mesin
dibawah standar volume yang harus dipenuhi maka piston akan mudah aus
karena pelumasanya kurang.
Paduan Al-Si yang telah di-heat treatment dinamakan silumin. Sifat-
sifat silumin sangat diperbaiki oleh perlakuan panas dan sedikit diperbaiki
oleh umur paduan. Paduan Al-Si yang memerlukan perlakuan panas ditambah
dengan Mg juga Cu serta Ni untuk memberikan kekerasan pada saat panas.
Bahan paduan ini biasa dipakai untuk torak/ piston motor (Surdia dan Saito,
1992)
Gambar 2.4. Piston Bekas
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id16
3. Baterai Kering (Dry Cell)
Definisi baterai kering adalah suatu sumber energi listrik yang
diperoleh dengan konversi langsung dari energi kimia dan memiliki elektrolit
yang tidak dapat tumpah, dan dapat dipakai dalam segala posisi (Dewan
Standart Nasional Indonesia, 1990).
Baterai kering ditemukan oleh Leclanche yang mendapat hak paten atas
penemuan itu pada tahun 1866. Sel Leclanche terdiri atas suatu silinder zink
yang berisi pasta dari campuran batu kawi (MnO2), salmiak (NH4Cl), karbon
(C), dan sedikit air (jadi sel ini tidak 100% kering). Zn berfungsi sebagai
anoda, sedangkan katoda digunakan elektroda inert, yaitu grafit yang
dicelupkan di tengah-tengah pasta. Pasta itu sendiri berfungsi sebagai
oksidator.
Gambar 2.5. Dry Cell
(Sumber: Michael Purba, (2002). Kimia untuk SMA Kelas XII, p. 6)
Bentuk bagian dry cell dapat dilihat pada Gambar 2.5. Berdasarkan
penelitian dari Balai Penelitian dan Konsultasi Industri Surabaya, didapatkan
keterangan kandungan kimia pada serbuk dry cell bekas dari baterai ABC tipe
R 20 S. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa serbuk dry cell bekas
mengandung NH4Cl sebanyak 5,95 % berat, NH3 sebanyak 0,25 % berat,
MnO2 sebanyak 7,86 % berat, MnO2O3 sebanyak 62,28 % berat, Zn sebanyak
0,18 % berat, C sebanyak 2,76 % berat, ZnCl2 sebanyak 15,6 % berat, H2O
sebanyak 4,85 % berat.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id17
4. Pasir Cetak
Pasir Cetak adalah pasir yang dibuat untuk membuat cetakan. Pasir
cetak harus memiliki sifat- sifat antara lain :
a. Mempunyai sifat mampu bentuk sehingga mudah untuk dibentuk.
b. Distribusi besar yang cocok, dan seragam.
c. Tahan terhadap temperatur logam yang dituang.
d. Permeabilitas yang cocok, sehingga tidak terjadi kekasaran permukaan
dan gelembung gas.
Selain yang diatas pasir cetak harus memiliki kadar lempung sekitar
10% - 20% untuk dapat dipakai. Pasir cetak ada beberapa jenis yaitu pasir
gunung, pasir pantai, pasir sungai, dan pasir silika. Beberapa dari pasir
tersebut dipakai begitu saja tanpa melalui proses lain, namun ada juga yang
harus digiling dan dipecah menjadi butir-butir dengan komposisi yang cocok.
Pasir yang memiliki komposisi yang cocok dan bersifat adhesi mereka
dipakai begitu saja sedang kalau sifat adhesinya kurang maka harus
ditambahkan lempung (Surdia, 1991).
5. Cetakan Pasir (Sand Casting)
Cetakan Pasir adalah cetakan yang terbuat dari bahan dasar pasir dan
tanah lempung sebagai penguatnya. Cetakan pasir biasanya dibuat dengan
tangan, namun ada juga yang dibuat dengan mesin cetakan. Cetakan pasir
terdiri dari dua macam yaitu cetakan atas (cup) dan cetakan bawah (drug)
(Surdia, 1991).
Pengecoran cetakan pasir (sand casting) merupakan salah satu metode
pengecoran yang menggunakan sistem gravity. Pengecoran ini menggunakan
cetakan yang terbuat dari pasir dan hanya dipakai sekali. Pengecoran cetakan
yang terbuat dari pasir memiliki kenggulan biayanya yang murah, mudah
dalam pengerjaannya, dapat membuat benda kerja yang bentuknya rumit dan
dapat membuat benda kerja dengan ukuran yang besar. Bahan logam yang
dapat digunakan pada pengecoran ini adalah baja, besi, kuningan, perunggu,
tembaga, aluminium, dan logam paduan (Surdia, Kenji, 1980: 93).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id18
6. Pembuatan Coran
Pembuatan coran harus dilakukan proses-proses seperti: pencairan
logam, membuat cetakan, menuang, membongkar dan membersihkan coran
seperti ditunjukkan pada Gambar 2.6. untuk mencairkan logam bermacam-
macam tanur dipakai. Umumnya kupola atau tanur induksi frekuensi rendah
dipergunakan untuk besi cor, tanur busur listrik atau tanur induksi frekuensi
tinggi dipergunakan untuk baja cor dan tanur krus untuk paduan tembaga atau
paduan coran ringan, karena tanur-tanur ini dapat memberikan logam cair
yang baik dan sangat ekonomis untuk logam-logam tersebut.
Gambar 2.6. Aliran proses pada pembuatan coran
(Sumber: Surdia, 1991)
Cetakan biasanya dibuat dengan jalan memadatkan pasir. Pasir yang
dipakai kadang-kadang pasir alam atau pasir buatan yang mengandung tanah
lempung. Cetakan pasir mudah dibuat dan tidak mahal asal dipakai pasir yang
cocok. Kadang-kadang dicampurkan pengikat khusus, misalnya air kaca,
semen, resin furan, resin fenol atau minyak pengering, karena penggunaan
zat-zat tersebut memperkuat cetakan atau mempermudah operasi pembuatan
cetakan.
Selain dari cetakan pasir, kadang-kadang dipergunakan cetakan
logam. Pada penuangan, logam cair mengalir melalui pintu cetakan, maka
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id19
bentuk pintu harus dibuat sedemikian sehingga tidak mengganggu aliran
logam cair. Pada umumnya logam cair dituangkan dengan pengaruh gaya
berat, walaupun kadang-kadang dipergunakan tekanan pada logam cair
selama atau setelah penuangan.
Setelah penuangan, coran dikeluarkan dari cetakan dan dibersihkan,
bagian-bagian yang tidak perlu dibuang dari coran. Kemudian coran
diselesaikan dan dibersihkan dengan disemprot cairan pembersih agar
memberikan rupa yang baik. Kemudian dilakukan pemeriksaan dengan
penglihatan tehadap rupa dan kerusakan, dan akhirnya dilakukan pemeriksaan
dimensi. Disamping itu berbagai macam pemeriksaan metalurgi dilakukan
untuk mencari kerusakan dalam, umpamanya dengan pengujian getaran
supersonik, atau pemeriksaan radiografi. Selanjutnya kadang-kadang
kekuatan, struktur mikro dan komposisi kimia diujikan pada batang uji yang
dibuat dari logam cair yang sama.
Mudah tidaknya pembuatan coran tergantung pada bentuk dan ukuran
benda coran. Coran yang tebalnya seragam, tipis dan lebar, atau tuangan yang
memerlukan inti tipis dan panjang adalah sangat sukar dibuat. Disamping itu
coran-coran yang memerlukan ketelitian atau sudut-sudut tajam susah
kemungkinannya untuk dibuat.
7. Sifat Mekanik Logam
Sifat mekanik merupakan sifat yang sangat penting pada logam. Sifat
mekanik adalah kemampuan suatu logam untuk menahan beban, gaya, dan
perlakuan lainnya tanpa menimbulkan adanya kerusakan pada komponen
logam tersebut. Beberapa sifat mekanik yang penting untuk material teknik
yaitu:
a. Kekuatan (strength)
Kekuatan adalah sifat bahan teknik untuk menerima tegangan
tanpa terjadinya patah. Kekuatan ini ada berbagai macam, tergantung dari
jenis beban yang bekerja. Beban tersebut dapat berupa beban tarik, geser,
tekan, torsi, dan lengkung.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id20
b. Kekerasan (hardness)
Salah satu sifat mekanik (mechanical properties) dari suatu
material. Kekerasan suatu material harus diketahui khususnya untuk
material yang dalam penggunaanya akan mangalami pergesekan
(frictional force) dan deformasi plastis. Deformasi plastis sendiri suatu
keadaan dari suatu material ketika material tersebut diberikan gaya maka
struktur mikro dari material tersebut sudah tidak bisa kembali ke bentuk
asal artinya material tersebut tidak dapat kembali ke bentuknya semula.
Lebih ringkasnya kekerasan didefinisikan sebagai kemampuan suatu
material untuk menahan beban identasi atau penetrasi (penekanan).
c. Kekakuan (stiffness)
Kekakuan merupakan kemampuan dari bahan atau material dalam
menerima beban tanpa terjadinya perubahan bentuk (deformation dan
deflektion). Dalam beberapa hal, kekakuan ini lebih penting daripada
kekuatan.
d. Kekenyalan (elasticity)
Kekenyalan merupakan kemampuan suatu material atau bahan
menerima tegangan tanpa terjadinya perubahan bentuk secara permanen
setelah beban itu dihilangkan. Suatu benda bila menerima tegangan akan
terjadi perubahan bentuk. Bila tegangan bekerja tidak melewati batas
tertentu maka perubahan bentuk yang terjadi hanya bersifat sementara.
Perubahan bentuk itu akan hilang seiring dengan hilangnya beban yang
diterimanya. Tetapi bila tegangan melewati batas tersebut maka sebagian
dari perubahan bentuk akan tetap ada meskipun tegangan telah
dihilangkan. Kekenyalan juga menunjukkan seberapa banyak perubahan
bentuk yang terjadi sebelum perubahan bentuk yang permanen terjadi.
Dengan kata lain kekenyalan adalah kemempuan suatu bahan untuk
kembali ke bentuk semula setelah menerima beban yang dapat
menimbulkan deformasi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id21
e. Plastisitas (plasticity)
Plastisitas adalah kemampuan suatu material atau bahan untuk
mengalami sejumlah deformasi plastik (permanen) tanpa mengakibatkan
kerusakan. Sifat ini sangat diperliukan untuk beberapa proses baik proses
dingin maupun panas. Proses tersebut seperti forging, rolling, dan
extruding. Sifat ini juga disebut keuletan (ductility). Bahan yang mampu
mengalami deformasi plastik cukup banyak dikatakan suatu bahan tersebt
memiliki keuletan yang tinggi atau bahan yang ulet (ductile). Sedangkan
bahan yang tidak memiliki atau menunjukkan kurang mampu mengalami
deformasi plastik dinamakan bahan tersebut mempunyai keuletan rendah
atau getas (brittle).
f. Ketangguhan (thougness)
Ketangguhan merupakan kemampuan suatu bahan untuk
menyerap sejumlah energi tanpa mengakibatkan kerusakan. Dapat pila
diartikan sebagai ukuran banyaknya energi yang diperlukan untuk
mematahkan suatu bahan dalam keadaan tertentu. Sifat ini sulit diukur
karena banyak faktor yang mempengaruhinya.
Penyebab adanya cacat porositas shrinkage adalah adanya gas
hidrogen yang terserap dalam logam cair selama proses penuangan, gas
yang terbawa dalam logam cair selama proses peleburan, dan pencairan
yang terlalu lama.
8. Remelting
Bahan baku pengecoran pada industri kecil tidak selamanya
menggunakan bahan murni (aluminium ingot), tetapi menggunakan
aluminium skrap atau reject materials dari pengecoran sebelumnya. Proses
peleburan logam yang sebelumnya pernah dicor dinamakan remelting. Proses
ini banyak dilakukan pada industri kecil mengingat jumlah reject material
yang harganya relatif murah jika dibandingkan dengan bahan murni (ingot).
Reject materials juga lebih efisien memanfaatkan bahan aluminium yang
telah ada, meskipun hasilnya tidak sebagus pengecoran dengan bahan murni
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id22
namun masih dapat digunakan untuk benda coran yang mendapat perlakuan
gaya yang tidak begitu besar. Untuk benda coran pelek misalnya, dalam
penggunaannya sering mendapatkan beban kejut. Oleh karena itu produk
tersebut harus mendapat jaminan terhadap kerusakan retak-lelah dan usia
pakai (life time) yang lama.
Peleburan aluminium dapat dilakukan di tanur krus besi cor, tanur
krus, dan tanur nyala api. Logam yang dimasukkan pada dapur terdiri dari
sekrap (remelt) dan aluminium ingot. Dalam prakteknya, peleburan yang baik
mengharuskan dapur dan logam dalam keadaan bersih.
Untuk menghemat waktu peleburan dan mengurangi kehilangan
karena oksidasi, maka perlu dilakukan pemotongan logam menjadi potongan
kecil yang diberi panas mula. Selama pencairan, permukaan harus ditutup
fluks dan cairan diaduk dengan jangka waktu tertentu untuk mengurangi
segresi (Surdia dan Chijiiwa, 1991). Adapun untuk tuang ulang (remelting)
yaitu bahan hasil peleburan di atas dilebur kembali.
9. Degassing
Degassing adalah proses pengikatan senyawa hidrogen yang terjadi
pada proses peleburan logam aluminium. Hidrogen adalah senyawa
terpenting yang mempengaruhi terjadinya cacat porositas pada produk coran.
Titik lebur aluminium adalah 660°C. Bila suhu cairan aluminium dibawahnya
akan terjadi pembekuan yang cepat sehingga hasil coran tidak akan sempurna.
Bila suhu cairan logam diatas 660°C maka akan terjadi penambahan senyawa
hidrogen yang besar. Hasilnya akan terjadi produk coran yang terdapat cacat
porositas, baik cacat porositas gas maupun cacat porositas shrinkage.
Salah satu proses degassing pada aluminium adalah degassing tablet.
Perlakuan yang diberikan dengan menambahkan serbuk atau tablet pengikat
hidrogen pada cairan logam aluminium. Penambahan ini bertujuan untuk
meminimlisasi pembentukan gas dan mereduksi hidrogen pada logam cair
(Brown, 1994: 127). Penambahan serbuk dry cell dengan persentase berat
yaitu 0,15%, 0,25%, dan 0,30% terhadap berat logam aluminium menyatakan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id23
bahwa penambahan serbuk dry cell yang mendekati optimal untuk
menciptakan produk cor tanpa cacat yaitu persentase 0,30% (Agita
Wirasmara, 2006).
10. Perlakuan Panas (Heat Treatment)
Perlakuan Panas (Heat Treatment) adalah perlakuan panas kepada
material/ logam untuk memperolah sifat-sifat yang diinginkan, dengan jalan
memanskan sampai temperatur tertentu, kemudian dilakukan pendinginan
ataupun penambahan unsur tertentu, shingga diperoleh bentuk struktur mikro,
kekerasa/ sifat yang diinginkan.
Melalui perlakuan panas yang tepat, tegangan dalam dapat
dihilangkan, besar butir diperbesar atau diperkecil, ketangguhan ditingkatkan
atau dapat dihasilkan suatu permukaan yang keras disekeliling inti yang ulet.
Maksud perlakuan panas tersebut secara garis besar menyangkut:
a. Meningkatkan kekerasan dan keuletan.
b. Menghilangkan tegangan dalam.
c. Melunakkan baja/ besi.
d. Menormalkan keadaan logam biasa dari akibat pengaruh-pengaruh
pengerjaan dan perlakuan panas sebelumnya.
e. Menghaluskan butir-butir kristal atau kombinasi dari maksud-maksud
tersebut diatas.
Proses perlakuan panas ada dua kategori, yaitu :
a. Softening (pelunakan) adalah usaha untuk menurunkan sifat mekanik
agar menjadi lunak dengan cara mendinginkan material yang sudah
dipanaskan didalam tungku (annealing) atau mendinginkan dalam
udara terbuka (normalizing). Contoh : annealing, normalizing,
tempering.
b. Hardening (pengerasan) adalah usaha untuk meningkatkan sifat
material terutama kekerasan dengan cara celup sepat (quenching)
material yang sudah dipanaskan ke dalam media quenching berupa air,
air garam, maupun oli. Contoh : surface hardening dan quenching
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id24
a. Hardening
Hardening adalah perlakuan panas terhadap baja/ besi dengan
sasaran meningkatkan kekerasan alami baja/ besi. Perlakuan panas
menuntut pemanasan benda kerja menuju suhu pengerasan di daerah atau
di atas daerah kritis dan pendinginan berikutnya secara cepat dengan
kecepatan pendinginan kritis. Akibat penyejukan dingin di daerah suhu
pengerasan ini dicapailah suatu keadaan paksa bagi struktur besi yang
membentuk kekerasan. Oleh karena itu, maka proses pengerasan ini
disebut juga pengerasan kejut atau pencelupam langsung kekerasan yang
tercapai pada kecepatan pendinginan kritis (martensit) ini diiringi
kerapuhan yang besar dan tegangan pengejutan.
Pada setiap operasi perlakuan panas, laju pemanasan merupakan
faktor yang penting. Panas merambat dari luar ke dalam dengan kecepatan
tertentu bila pemanasan terlalu cepat, bagian luar akan jauh lebih panas
dari bagian dalam, oleh karena itu kekerasan di bagian dalam benda akan
lebih rendah dari pada di bagian luar, dan ada nilai batas tertentu. Namun,
air garam atau air akan menurunkan suhu permukaan dengan cepat, yang
diikuti dengan penurunan suhu di dalam benda tersebut sehingga di
peroleh lapisan keras dengan ketebalan tertentu.
b. Quenching
Quenching (pengerasan) adalah suatu proses pemanasan logam
sehingga mencapai batas austenit yang homogen. Untuk mendapatkan
kehomogenan ini maka austenit perlu waktu pemanasan yang cukup.
Secara cepat baja dicelupkan ke dalam media pendingin, tergantung pada
kecepatan pendingin yang kita inginkan untuk mencapai kekerasan baja.
Media quenching dapat berupa oli, air, udara, larutan garam sesuai dengan
material yang di-quenching. Dimana kondisi sangat mempengaruhi
tingkat kekerasan. Pada quenching, proses yang paling cepat akan
menghasilkan kekerasan tertinggi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id25
Jika suatu benda kerja di-quench ke dalam medium quenching,
lapisan cairan disekeliling benda kerja akan segera terpanasi sehingga
mencapai titik didihnya dan berubah menjadi uap.
Berikut ini adalah 3 tahap pendinginan :
1) Tahap A (Vapor Blanket Stage)
Tahap A, benda kerja akan segera dikelilingi oleh lapisan uap yang
terbentuk dari cairan pendingin yang menyentuh permukaan benda.
Uap yang terbentuk menghalangi cairan pendingin menyentuh
permukaan benda kerja. Sebelum terbentuk lapisan uap, permukaan
benda kerja mengalami pendinginan yang sangat intensif. Adanya
lapisan uap akan menurunkan laju pendinginan karena lapisan
terbentuk dan akan berfungsi sebagai isolator.
Pendinginan dalam hal ini terjadi efek radiasi melalui lapisan uap
lama-kelamaan akan hilang oleh cairan pendingin yang
mengelilinginya. Menurut Kecepatan menghilangkan lapisan uap
makin besar jika viskositas cairan makin rendah. Jika benda kerja
didinginkan lebih lanjut, panas yang dikeluarkan oleh benda kerja
tidak cukup untuk tetap menghasilkan lapisan uap, dengan demikian
tahap B dimulai.
2) Tahap B (Vapor Blanket Cooing Stage)
Pada tahap ini cairan pendingin dapat menyentuh permukaan benda
kerja sehingga terbentuk gelembung-gelembung udara dan
menyingkirkan lapisan uap sehingga laju pendinginan menjadi
bertambah besar.
3) Tahap C (Liquid Cooling Stage)
Tahap C dimulai jika pendidihan pada cairan pendingin sudah berlalu
maka akan bersentuhan dengan seluruh permukaan benda kerja. Pada
tahap ini pula pendinginan berlangsung secara konveksi karena itu
laju pendinginan menjadi rendah pada saat temperatur benda kerja
turun.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id26
11. Media Pendingin
Untuk proses quenching kita melakukan pendinginan secara cepat
dengan menggunakan media udara, air sumur, oli dan larutan garam.
Kemampuan suatu jenis media dalam mendinginkan spesimen bisa berbeda-
beda, perbedaan kemampuan media pendingin di sebabkan oleh temperatur,
kekentalan, kadar larutan dan bahan dasar media pendingin. Semakin cepat
logam didinginkan maka akan semakin keras sifat logam itu. Karbon yang
dihasilkan dari pendinginan cepat lebih banyak dari pendinginan lambat. Hal
ini disebabkan karena atom karbon tidak sempat berdifusi keluar, terjebak
dalam struktur kristal dan membentuk struktur tetragonal yang ruang kosong
antar atomnya kecil, sehingga kekerasannya meningkat.
Untuk mendinginkan bahan di kenal berbagai macam bahan dimana
untuk memperoleh pendinginan yang merata maka bahan pendinginan
tersebut hampir semuanya di sirkulasi. Wahid Suherman (1998 : 127)
menyatakan ada sejumlah media pendingin yang biasa digunakan dalam
proses pengerasan aluminium yaitu contoh yaitu :
a. Udara
Pendinginan udara dilakukan untuk perlakuan panas yang membutuhkan
pendinginan lambat. Untuk keperluan tersebut udara yang disirkulasikan
ke dalam ruangan pendingin dibuat dengan kecepatan yang rendah.
Udara sebagai pendingin akan memberikan kesempatan kepada logam
untuk membentuk kristal-kristal dan kemungkinan mengikat unsur
unsur lain dari udara.
b. Air Sumur
Air merupakan media pendingin yang paling tua dan murah dan memiliki
kapasitas pendinginan yang tinggi sekali sehingga memberikan efek
pendinginan yang cepat.
c. Minyak/ Oli
Minyak memberikan efek pendinginan yang lambat dari air dikarenakan
minyak tidak menyerap panas. Pendinginan dengan minyak akan
memberikan kecepatan pendinginan yang sedang dan warna yang mantap
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id27
dari logam uji yang diproses serat memberikan lapisan karbon pada
permukaan logam uji.
d. Larutan Garam
Sesuai dengan sifat koligatifnya yaitu sifat yang ditentukan oleh
konsentrasi, maka suatu larutan yang mempunyai titik didih yang lebih
tinggi dan titik beku rendah jika dibandingkan dengan larutan pelarut
murninya. Dalam hal ini air dicampur dengan garam berkadar tertentu
untuk mempertinggi kapasitas pendinginan. Ini terjadi karena larutan
garam dapat mencegah timbulnya gelembung uap (vapour blanket stage),
yang mana akan mengakibatkan flek-flek lunak pada permukaan logam
uji. Biasanya air garam digunakan pada pendinginan karbon rendah.
12. Pengujian Komposisi Kimia
Uji komposisi merupakan pengujian yang berfungsi untuk mengetahui
seberapa besar atau seberapa banyak jumlah suatu kandungan yang terdapat
pada suatu logam, baik logam ferro maupun logam non ferro. Uji komposisi
biasanya dilakukan ditempat pabrik-pabrik atau perusahaan logam yang
jumlah produksinya besar, ataupun juga terdapat di Instititut pendidikan yang
khusus mempelajari tentang logam.
Proses pengujian komposisi berlangsung dengan pembakaran bahan
menggunakan elektroda dimana terjadi suhu rekristalisasi, dari suhu
rekristalisasi terjadi penguraian unsur yang masing-masing beda warnanya.
Sedangkan untuk Penentuan kadar berdasar sensor perbedaan warna. Proses
pembakaran elektroda ini tidak lebih dari tiga detik. Pengujian komposisi
dapat dilakukan untuk menentukan jenis bahan yang digunakan dengan
melihat persentase unsur yang ada.
13. Pengujian Kekerasan (Hardness)
Kekerasan (hardness) adalah salah satu sifat mekanik (mechanical
properties) dari suatu material. Kekerasan suatu material harus diketahui
khususnya untuk material yang dalam penggunaannya akan mengalami
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id28
pergesekan (frictional force), dalam hal ini bidang keilmuan yang berperan
pening mempelajarinya adalah Ilmu Bahan Teknik (Metalurgi Engineering).
Menurut Tata Surdia & Shinroku Saito (2000: 186) mengatakan bahwa
kriteria untuk menyatakan intensitas tahanan suatu bahan
Uji kekerasan
dilakukan dengan menekan identer ke permukaan logam yang diukur
kekerasannya. Identer biasanya berbentuk bola, pyramid, atau kerucut. Uji
kekerasan standar dilakukan dengan menekankan identer dengan hati-hati ke
permukaan benda uji secara tegak lurus (900). Setelah proses pengidentasian,
identer ditarik dari benda uji dan nilai kekerasan akan terhitung atau terbaca
dari skala, berdasarkan kedalaman bekas penekanan dan diameter lekukan.
Derajat kekerasan diungkapkan dalam bentuk angka kekerasan yang
berlainan untuk setiap cara. Namun angka ini dapat dihitung dari benda yang
satu dengan benda yang lain menggunakan pertolongan tabel (disetarakan
satu bahan dengan yang lain). Angka ini menunjukkan perbandingan
kekerasan bahan yang lainnya.
Alat pengujian kekerasan disesuaikan dengan bahan, ukuran,
kekerasan, dan sebagainya. Cara-cara pengujian antara lain:
a. Kekerawan Rockwell
Kekerasan ini diukur dengan menggunakan alat penguji
kekerasan Rockwell. Bola baja yang dikeraskan atau kerucut diamon
ditekan ke permukaan serta bagian dalamnya penekan dilakukan
pengukuran. Kekerasan Rockwell diperoleh dari pengukuran dalamnya
penekanan, ditunjukkan oeh indikator jarum yang terpasang pada alat
tersebut. Menentukan besarnya angka kekerasan aluminium digunakan
alat uji Rockwell dengan indikator nilai kekerasannya digunakan angka
HRB (Hardness Rockwell Ball).
Kekerasan ini diukur dengan alat penguji kekerasan Rockwell,
Gambar 2.9. Bola baja keras ditekan ke permukaan, kemudian
dalamnya penekanan diukur. Kekerasan Rockwell adalah harga yang
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id29
diperoleh dari pengukuran dalamnya penekanan ditunjukkan oleh jarum
indikator yang ada pada alat tersebut.
Gambar 2.7. Alat uji kekerasan Rockwell
Pengujian kekerasan Rockwell didasaran pada kedalaman
masuknya penekanan benda uji. Semakin keras bahan yang diuji maka
semakin dangkal masuknya penakan.
b. Kekerasan Brinell
Pengujian kekerasan Brinell menggunakan penumbuk (indentor/
penetrator) yang terbuat dari bola baja. Metode ini dilakukan dengan
cara bahan diindentasi dengan indentor pada permukaan benda uji
dengan beban tertentu kemudian diukur bekas penekanan yang
terbentuk (Callister, 2000).
Gambar 2.8. Alat uji kekerasan Brinell
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id30
Uji kekerasan ini berupa pembentukan lekukan pada permukaan
logam memakai bola baja yang dikeraskan yang ditekan dengan beban
tertentu. Beban diterapkan selama waktu tertentu, biasanya 30 detik,
dan diameter lekukan diukur dengan mikroskop, setelah beban tersebut
dihilangkan. Permukaan yang akan dibuat lekukan harus relatif halus,
rata dan bersih dari debu atau kerak.
Angka kekerasan brinell (BHN) dinyatakan sebagai beban P
dibagi luas permukaan lekukan. Pada prakteknya, luas ini dihitung dari
pengukuran mikroskopik panjang diameter jejak. BHN dapat ditentukan
dari persamaan berikut:
Keterangan:
BHN : Angka Kekerasan Brinell (kg/mm2)
P : Beban yang digunakan (kg)
D : Diameter bola baja (mm)
d : Diameter bekas penekanan (mm)
Gambar 2.9. Skema pengujian brinell
Pada Gambar 2.10. terlihat bahwa benda kerja ditekan
menggunakan bola identor yang berdiameter (D), dan kemudian
dilakukan pembebanan setelah selesai pembebanan kemudian bekas
dari tekanan identor diukur diameter lubangnya (d).
Penggunaan bola baja (D) disesuaikan dengan tingkat
pembebanan. Berikut tabel garis tengah bola baja (D) dan penekan yang
sesuai.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id31
Tabel 2.1. Standar Pengujian Brinell ASTM E10-12 Material
Aluminium dan Paduan Aluminium
Diameter bola baja Beban (kgf)
D (mm) 30 D2 10 D2 5 D2 12,5 D2 D2
10 3000 1000 500 -125 -1005 750 -250 -125 - -
Daerah kekerasanyang cocok untukpengukuran
160-450 53-200 26-100 7-25 5-26
Bahan yangdiukur
Logam keras
(baja, besi cor)
Paduan tembaga,paduan
aluminiumkeras
Tembaga,paduan
aluminium
Logam lunak,timah
dan lainnya
Sumber: Tata Surdia & Kenji Chijiwa (2000: 89)
Pemakaian bola baja harus disesuaikan dengan tekanan uji (F).
Diameter bekas penekanan (d) hanya mendapat nilai 0,2 - 0,5. D.
Pengujian kekerasan Brinell pada logam lunak (Al) menggunakan bola
baja dengan diameter 2,5 mm dan beban penekanan 31,3 daN.
c. Kekerasan Vickers
Kekerasan ini diukur dengan menggunakan alat penguji Vickers.
Pengujian ini menggunakan piramid diamon dengan sudut bidang
duanya 136° sebagai penekan. Kekerasan Vickers ditentukan serupa
seperti menentukan kekerasan Brinell yaitu beban dbagi luas
permukaan bekas penekanan. Ada alat penguji kekerasan Vickers
khusus, yaitu untuk mengatur segresi dalam struktur logam dengan
bantuan sebuah mikroskop.
14. Pengujian Struktur Mikro (Metalografi)
Metalografi adalah pengujian spesimen dengan menggunakan
mikroskop atau pembesaran beberapa ratus kali, bertujuan untuk memperoleh
gambar yang menunjukkan struktur mikro. Pada hal ini, struktur logam dan
paduannya dengan pengujian metalografi. Kita dapat mengetahui struktur dari
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id32
suatu logam dengan memperjelas batas-batas butir logam. Metalografi
digunakan untuk mengetahui atau menunjukkan struktur mikro dari suatu
logam ataupun paduan melalui gambar yang dihasilkan.
Persiapan yang harus dilakukan sebelum mengamati struktur mikro
adalah penginderaan spesimen, pengampelasan dan pemolesan dilanjutkan
pengetsaan. Setelah dipilih bahan uji dan diratakan kedua permukaannya
dengan mesin bubut atau lainnya, tetapi pendinginan harus selalu terjaga agar
tidak timbul panas berlebihan yang dapat merusak struktur mikro. Setelah rata
kemudian digosok menggunakan kertas ampelas dengan kekasaran berurutan,
mulai dari yang paling kasar (nomor kecil) sampai yang halus (nomor besar).
Arah pengampelasan tiap tahap harus diubah, pengampelasan yang lama dan
penuh kecermatan akan menghasilkan permukaan yang halus dan rata.
Pemolesan dilakukan dengan bubuk penggosok atau pasta diamon dengan
dan halus
tanpa goresan sehingga terlihat mengkilap seperti cermin. Langkah terakhir
sebelum dilihat struktur mikronya adalah dengan mencelupkan spesimen ke
dalam larutan etsa dengan penjepit tahan karat dan permukaan yang dietsa
menghadap ke atas. Selama pencelupan akan terjadi reaksi terhadap
permukaan spesimen sehingga larutan yang menyentuh spesimen harus
segar/baru, oleh karena itu banyaknya bagian struktur yang berbeda.perlu
digerak-gerakkan. Kemudian spesimen dicuci, dikeringkan dan dilihat atau
difoto dengan mikroskop logam. Pemeriksaan struktur mikro memberikan
informasi tentang bentuk struktur, ukuran butir dan banyaknya bagian
struktur yang berbeda
B. Penelitian yang Relevan
Penelitian yang dilakukan ini merujuk pada penelitian-penelitian yang
telah dilakukan sebelumnya.
Zeren (2008), meneliti tentang pengaruh heat treatment pada paduan
aluminium bahan baku piston, temperatur solution treatment 5000C (±100C)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id33
waktu tahan 5 jam, dilanjutkan perlakuan aging dengan temperatur 1800C (±100C)
waktu tahan 9 jam mampu menaikkan angka kekerasannya hingga 65%.
Wittaya, (2008), Pengaruh solution treatment pada mikrostruktur dan sifat-
sifat mekanik paduan Al12Si-1,5Cu-Ni-Mg dengan memvariasikan perlakuan T5
dan T6 dengan kekerasan 96 dan 106 HB.
Agita Wirasmara (2006) tentang studi pengaruh penambahan serbuk
baterai bekas pada pengecoran Aluminium dengan cetakan pasir. Penelitian ini
menggunakan spesimen Al seri 413.0 dan penambahan serbuk dry cell dengan
persentase berat yaitu 0,15%, 0,25%, dan 0,30%. Hasil penelitian ini menyatakan
bahwa belum ada penambahan serbuk dry cell yang optimal untuk menciptkan
produk cor tanpa cacat. Serbuk baterai cenderung berperan sebagai fluxing berupa
higroscopic flux yang lembab, hal tersebut dikarenakan di dalam serbuk baterai
bekas mengandung hidrogen sebanyak 4.85 % berat. Higroscopic flux yang
lembab menyebabkan penyerapan hidrogen yang dapat menimbulkan timbulnya
cacat porositas shrinkage. Pengamatan struktur mikro pada spesimen penambahan
serbuk baterai bekas ditemukan ukurun butir relatif lebih kecil jika dibandingkan
dengan ukuran butir ingot.
Harsono (2006) Aluminium dalam penelitian ini termasuk dalam paduan Al-
Si, karena 92,60% adalah aluminium, 6,73% Si dan sisanya adalah paduan unsur lain.
Setelah dilakukan foto mikro ternyata paduan aluminium yang telah di remelting
mempunyai porositas yang lebih besar dibandingkan dengan raw material, Proses
remelting mempengaruhi sifat mekanis pada paduan aluminium, yaitu terdapat
penurunan kekerasan kekuatan fatik..
Supriyanto (2009) yang menganalisis hasil pengecoran aluminium dengan
variasi media pendingin. Bahan baku utama yang digunakan adalah terdiri dari
komponen-komponen barang bekas sepeda motor dan sisa mesin yang terbuat
dari bahan aluminium. Pengecoran benda uji menggunakan media pendinginan
yang berbeda, dapur peleburan menggunakan system gerak dengan dua pengabut.
Waktu yang digunakan pada saat pengecoran yaitu selama 2 jam, setelah bahan
baku mencair kemudian dilakukan penuangan kedalam cetakan menggunakan
ladel. Sistem pendinginan dalam pengecoran aluminium menggunakan beberapa
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id34
media pendingin dengan lama pendinginan 3 jam, proses pendinginan tanpa
melepas atau membongkar hasil coran dari cetakan sehingga proses
pendinginannya bersama-sama dengan cetakannya. Hasil yang diperolah dari
penelitian ini yaitu benda uji dengan media pendingin udara suhu kamar
mempunyai nilai ketangguhan yang lebih baik dibanding dengan media pendingin
air sumur dan oli SAE 40. Pengujian kekerasan benda uji dengan media pendingin
air sumur mempunyai nilai kekerasan lebih baik dibanding dengan media
pendingin udara suhu kamar dan oli SAE 40.
Berdasarkan penelitian-penelitian diatas, variabel yang hubungan dengan
penelitian yang akan dilakukan adalah belum diketahuinya penambahan serbuk
dry cell yang optimal untuk menghasilkan produk cor tanpa cacat, sehingga pada
penelitian ini menambahkan variasi penambahan serbuk dry cell yaitu sebesar
0,30% berat aluminium serta variasi media pendingin yang belum optimal dalam
segi kualitas terhadap kekerasan hasil remelting Al-Si berbasis limbah piston
bekas dengan perlakuan degassing.
C. Kerangka Berfikir
Aluminium merupakan logam non ferro yang memiliki sifat ringan dan
tahan karat. Aluminium dipakai sebagai paduan berbagai logam murni, sebab
tidak kehilangan sifat ringan dan sifat sifat mekanis cornya mampu diperbaiki
dengan menambah unsur unsur lain. Aluminium dalam pemanfaatannya yang
semakin meningkat setiap tahunnya. Material ini termasuk unreinforces resources
maka perlu dilakukan penghematan sehingga remelting merupakan satu dari
terobosan penghematan bahan aluminium. Tujuan remelting yaitu mengubah sifat
fisis dan mekanis aluminium. Sifat fisis yang diteliti adalah struktur mikro yang
memiliki hbungan dengan sifat mekanis, salah satunya kekerasan.
Struktur mikro dan kekerasan ini dipengaruhi oleh proses pengecoran,
proses perlakuan panas, suhu, fasa yang dialami, pemilihan media quenching, laju
pendinginan, dan karakteristik media quenching. Pada proses pengecoran struktur
Al dan struktur Si terbentuk dan tercampur sehingga kandungan struktur Al dan
struktur Si berubah secara fisis dan mekanis. Perubahan ini terjadi oleh pemilihan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id35
suhu yang tepat diatas fasa ideal pelarutan Al-Si. Namun keberhasilan
pembentukan struktur Al-Si yang tepat, sangat dipengaruhi oleh media pendingin
yang berperan untuk mempercepat laju pendinginan yang dimiliki media
pendingin dengan karakter tertentu.
Karakter-karakter tertentu pada media pendingin akan diketahui secara
pasti dengan memvariasikan media pendingin. Media pendingin (air sumur, oli
SAE 40 dan larutan garam) mempengaruhi tingkat kekerasan dan struktur mikro
hasil remelting Al-Si piston bekas dengan perlakuan degassing, maka dilakukan
pengujian kekerasan brinell dan uji struktur mikro (metalografi).
D. Hipotesis
Hipotesis adalah pernyataan awal yang merupakan dugaan mengenai apa
saja yang sedang diamati dan diteliti dalam usaha untuk memahaminya. Fungsi
hipotesis yaitu untuk menguji kebenaran suatu teori, memberikan gagasan baru
untuk mengembangkan suatu teori, dan memperluas pengetahuan peneliti
mengenai suatu gejala yang sedang dipelajari.
Berdasarkan rumusan masalah dan kerangka pemikiran di atas dapat
diambil hipotesis sebagai berikut:
1. Terdapat pengaruh variasi media pendingin terhadap kekerasan hasil
remelting Al-Si berbasis limbah piston bekas dengan perlakuan degassing.
2. Terdapat pengaruh variasi media pendingin terhadap struktur mikro hasil
remelting Al-Si berbasis limbah piston bekas dengan perlakuan degassing.
3. Terdapat pengaruh variasi media pendingin yang paling optimal terhadap
kekerasan hasil remelting Al-Si berbasis limbah piston bekas dengan
perlakuan degassing.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
36
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu Penelitian
1. Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di :
a. Laboratorium Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas
Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta
untuk pembuatan spesimen uji.
b. Laboratorium Politeknik Manufaktur Ceper untuk pengujian komposisi
bahan.
c. Laboratorium Bahan Teknik, Program Teknik Mesin, Sekolah Vokasi,
Universitas Gadjah Mada Yogyakarta untuk pengujian foto mikro.
d. Laboratorium Material, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik,
Universitas Sebelas Maret Surakarta untuk pengujian persentase bahan
dan pengujian kekerasan
.
2. Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan ± 7 bulan, dari bulan April 2012 sampai
bulan Oktober 2012. Adapun jadwal kegiatan penelitian yang telah
dilaksanakan sebagai berikut:
a. Pengajuan judul : 20 April 2012
b. Penyusunan proposal : 21 April 2012 sampai 27 Juli 2012
c. Seminar proposal : 2 Agustus 2012
d. Revisi Proposal : 3 Agustus 2012 sampai 16 Agustus 2012
e. Perijinan : 27 Agustus 2012 sampai 6 September 2012
f. Penelitian : 10 Agustus 2012 sampai 20 September 2012
g. Analisis data : 22 September 2012 sampai 24 Oktober 2012
h. Penulisan laporan : 25 September 2012 sampai 12 Oktober 2012
36
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
37
B. Material Penelitian
Material penelitian merupakan bahan yang digunakan dalam penelitian
atau objek yang diteliti untuk diambil datanya. Material yang digunakan pada
penelitian ini meliputi:
1. Piston bekas
Piston bekas merupakan salah satu komponen dalam suatu kendaraan
bermotor yang sudah tidak dipakai sebagaimana fungsinya. Dalam penelitian
ini, menggunakan piston bekas sepeda motor berbahan bakar bensin. Piston
bekas yang digunakan ditunjukkan pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1. Piston bekas sepeda motor
2. Dry Cell
Dry cell yang digunakan dalam penelitian ini yaitu dry cell bekas tipe
R 20 S, dapat dilihat pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2. Dry cell bekas tipe R 20 S
3. Media Pendingin
Media pendingin yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: air
sumur, oli SAE 40 dan larutan garam.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
38
C. Peralatan Penelitian
Peralatan-peralatan yang digunakan pada peneltian ini meliputi:
1. Dapur Peleburan Coran
Dapur yang digunakan dengan menggunakan dapur sistem kowi, yaitu
dapur yang terbuka dengan bahan bakar yang tidak tertutup. Kowi terbuat
dari bahan baja di las, sedangkan bahan bakar dari arang kayu. Gambar 3.3
merupakan dapur peleburan coran yang digunakan untuk meleburkan piston
bekas pada penelitian ini.
Gambar 3.3. Dapur Peleburan Coran
2. Ladle
Ladle adalah alat bantu untuk mengambil logam cair dari tungku ke
dalam cetakan. Bahan untuk membuat alat ini yaitu terbuat dari stainless steel
atau baja. Bentuk dari alat ini menyerupai sendok yang berukuran besar.
Bentuk ladle yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.4.
Gambar 3.4. Ladle
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
39
3. Kipas Angin
Penelitian ini menggunakan kipas angin untuk asupan gas oksigen pada
proses pembakaran pada dapur peleburan dengan bahan bakar padat (kokas
atau arang kayu). Kipas angin yang digunakan dilihat pada Gambar 3.5.
Gambar 3.5. Kipas Angin
4. Termokopel
Termokopel adalah alat untuk menunjukkan berapa derajat panas dari
aluminium yang telah melebur. Penelitian ini menggunakan DIGITAL
THERMOMETER KW06-283 dengan kisaran - 58pF ~ 2000pF dan ketelitian
± 0.5% ± 2pC. Termokopel ini ditunjukkan pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6. Digital Thermometer KW06-283
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
40
5. Timbangan Digital
Timbangan digital adalah timbangan elektronik yang digunakan untuk
menghitung muatan dengan ketelitian tinggi. Timbangan yang digunakan
TIMBANGAN ACIS BC 500
maksimal 500 gram. Timbangan ini digunakan untuk mengetahui berat piston
bekas dan serbuk dry cell. Timbangan digital yang digunakan ditunjukkan
pada Gambar 3.7.
Gambar 3.7. Timbangan ACIS BC 500
6. Sand Casting (Cetakan Pasir)
Proses pengecoran dengan cetakan pasir (sand casting) yang dilakukan
dengan sistem open riser yaitu dengan keadaan cetakan terbuka. Ukuran pola
yang digunakan, yaitu 40 mm x 40 mm x 10 mm. Bentuk cetakan pasir
tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.8.
Gambar 3.8. Sand Casting
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
41
7. Mesin Bubut Konvensional
Mesin bubut adalah suatu mesin perkakas yang dalam proses kerjanya
bergerak memutar benda kerja dan menggunakan mata potong pahat (tools)
sebagai alat untuk menyayat benda kerja tersebut. Penelitian ini
menggunakan mesin bubut GAP BED LATHE - GUANGZHOU
MACHINE TOOLS WORKS buatan China menggunakan kecepatan spidel
sebesar 700 rpm dan pahat jenis baja HSS untuk menghaluskan permukaan
atas dan bawah spesimen yang nantinya akan di uji struktur mikro. Mesin
bubut yang digunakan dilihat pada Gambar 3.9.
Gambar 3.9. Mesin Bubut Konvensional
8. Alat Pengujian Komposisi Bahan
Alat uji untuk mengetahui komposisi bahan dari aluminium dalam
SPEKTROMETER METAL SCAN
dapat terdeteksi base aluminium, yaitu Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Cr, Ni, Zn, Sn,
Ti, Pb, Be, Ca, Sr, V, Zr. Alat uji komposisi bahan aluminium ditunjukkan
pada Gambar 3.10.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
42
Gambar 3.10. Spektrometer Metal Scan
9. Alat Pengujian Kekerasan (Brinell)
Alat yang digunakan untuk mengukur tingkat kekerasan pada
pengujian kekerasan Brinell
TESTER HB- . Permukaan spesimen yang akan diuji harus relatif
halus, rata, bersih dari debu atau kerak. Beban diterapkan pada waktu tertentu
dan diameter lekukan diukur dengan mikroskop atau jangka sorong, setelah
beban dihilangkan. Diameter lekukan diukur dengan mikroskop, setelah
beban dihilangkan. Bentuk dari alat ini dapat dilihat pada Gambar 3.11.
Gambar 3.11. Electronic Brinell Hardness Tester HB-3000C
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
43
10. Alat Pengujian Struktur Mikro (Metalografi)
Alat uji untuk menganalisa struktur mikro dalam penelitian ini
METALLURGICAL MICROSCOPE WITH INVERTED
(OLYMPUS PME 3)
strip 10 µm. Spesimen yang digunakan harus memiliki permukaan yang rata,
halus dan bebas dari kotoran agar mendapatkan hasil dam bar struktur yang
baik. Diperlukan langkah-langkah persiapan spesimen, antara lain: sectioning
(pemotongan), mounting, fine grinding, polishing, dan etching. Alat ini dapat
dilihat pada Gambar 3.12 berikut:
Gambar 3.12. Metallurgical Microscope With Inverted (Olympus PME 3)
D. Variabel Penelitian
ariabel penelitian adalah segala sesuatu
yang berbentuk apa saja yang ditetapkan oleh peneliti untuk dipelajari,
sehingga diperoleh informasi tentang hal tersebut, kemudian ditarik
kesimpulannya . Dalam penelitian ini terdapat tiga variabel, yaitu:
a. Variabel Bebas
Variabel bebas atau disebut juga variabel independen merupakan
variabel yang mempengaruhi atau yang menjadi sebab perubahannya atau
timbulnya variabel dependen (terikat) (Sugiyono, 2011: 39). Jenis variabel
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
44
bebas dalam penelitian ini adalah variasi media pendingin yaitu air sumur,
oli SAE 40, dan larutan garam.
b. Variabel Terikat
Variabel terikat merupakan variabel yang dipengaruhi atau yang
menjadi akibat karena adanya variabel bebas (Sugiyono, 2011: 39). Dalam
penelitian ini variabel terikatnya adalah kekerasan dan struktur mikro
spesimen uji.
c. Varibel Kontrol
Variabel kontrol adalah himpunan sejumlah gejala yang memiliki
berbagai aspek atau unsur di dalamnya, yang berfungsi untuk
mengendalikan agar variabel terikat yang muncul bukan karena variabel
lain, tetapi benar-benar karena variabel bebas yang tertentu. Pengendalian
variabel ini dimaksudkan agar tidak merubah atau menghilangkan variabel
bebas yang akan diungkap pengaruhnya. Dalam penelitian ini variabel
kontrolnya adalah:
1) Serbuk dry cell bekas yang digunakan adalah baterai jenis dry cell tipe
R 20 S.
2) Persentase penambahan serbuk batu baterai (dry cell) bekas pada
proses degassing yaitu 0,30 % berat aluminium.
3) Cetakan yang digunakan adalah cetakan pasir (sand casting) sistem
open riser.
4) Proses pendinginan hasil coran dilakukan pada suhu 350° C.
5) Spesimen uji berupa balok dengan ukuran 40 mm x 40 mm x 10 mm.
6) Proses pendinginan dengan quenching.
7) Suhu tuang standar, yaitu 6600 untuk paduan Al.
8) Dapur yang dipakai adalah dapur kowi dari bahan baja.
9) Pemanasan dapur menggunakan arang.
10) Suhu media pendingin dianggap sama pada suhu kamar daerah
pengujian.
11) Volume pendingin yang digunakan sebesar 200 ml.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
45
E. Pelaksanaan Penelitian
1. Diagram Alir Penelitian
Tahap eksperimen dalam peneltian ini dapat digambarkan dengan
diagram alir eksperimen sebagai berikut:
Gambar 3.13. Diagram Alir Penelitian
Persiapan Piston Bekas dan Serbuk Dry Cell dari Baterai Bekas Tipe R 20 S
Mulai
Proses Remelting Piston Bekas
Penambahan Serbuk Dry Cell 0,30 % Berat Aluminium
Sand Casting
Pengujian Kekerasan (Brinell) Pengujian Struktur Mikro
Analisis Data
Kesimpulan dan Saran
Selesai
Air Sumur Oli SAE 40 Larutan GaramNon-quenching
Quenching
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
46
2. Urutan Langkah Penelitian
Eksperimen atau penelitian ini dilakukan menggunakan dapur kowi.
Urutan langkah eksperimen selanjutnya adalah:
a. Mempersiapkan bahan yang akan digunakan dengan menimbang, yaitu
piston bekas pada kendaraan sepeda motor dan serbuk dry cell. Berat piston
bekas yang dibutuhkan dalam penelitian ini untuk membuat empat
spesimen uji yaitu sebesar 1000 gram dan persentase berat serbuk dry cell
yaitu sebesar 0,30% berat aluminium, jadi jumlah berat dry cell yaitu
0,30% x 1000 gram aluminium = 3 gram. Penimbangan piston bekas
ditunjukkan pada Gambar 3.14 dan penimbangan serbuk dry cell pada
Gambar 3.15.
Gambar 3.14. Penimbangan Piston Bekas
Gambar 3.15. Penimbangan Serbuk Dry Cell
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
47
b. Memeriksaan dan membersihan tungku (crucible) dan ladle.
c. Memasukkan piston bekas yang sudah ditimbang dimasukkan ke dalam
crucible.
d. Menyalakan api yang sebelumnya sudah ditaburi bahan bakar berupa arang
kayu di sekililing crucible.
e. Menyalakan blower yang sudah dipasang dari bawah dapur pengapian
untuk asupan oksigen yang diperlukan dalam proses pembakaran.
f. Membuat cetakan pasir menggunakan pasir cetak dari pasir kali (ladu)
dengan ukuran cetakan 30mm x 30mm x 10mm.
g. Menunggu piston bekas melebur dengan perkiraan waktu sekitar ± 30
menit. (jika bahan bakar berangsur-angsur habis maka segera ditambahkan
untuk menghindari penurunan temperatur pembakaran)
h. Memeriksa temperatur piston bekas yang sudah mencair menggunakan alat
digital thermometer KW06-283 sampai menunjukkan suhu 6600C. Cara
mengambil cairan logam dengan menggunakan ladle.
i. Mencampurkan serbuk dry cell 0,30% berat aluminium yaitu sebesar 3
gram ke dalam tungku, kemudian mengaduknya menggunakan ladle.
j. Mengambil terak yang mengambang dipermukaan cairan logam lalu
dibuang.
k. Menuangkan cairan logam kedalam cetakan. Setelah itu mengunggu suhu
turun mencapai 3500C, kemudian diberi perlakuan panas quenching.
Spesimen hasil coran dapat dilihat pada Gambar 3.14.
Gambar 3.16. Spesimen Hasil Coran
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
48
l. Memasukkan spesimen hasil cor kedalam gelas secara cepat (quech)
dengan masing-masing volume dari variasi media pendingin sebanyak 200
ml.
m. Setelah melalui proses pengecoran dan perlakuan panas quenching,
spesimen hasil cor dihaluskan permukaan atas dan bawah menggunakan
mesin bubut konvensional.
n. Melakukan pengujian komposisi bahan aluminium menggunakan
spektrometer metal scan. Persyaratan sampel uji dipotong langsung dari
benda yang akan diuji (bentuk sampel uji bebas dan ada posisi sampel yang
permukaannya rata). Ukuran sampel uji, yaitu dengan diameter minimal 2
cm, maksimal 10 cm dan tebal minimal 1 mm, maksimal 70 mm.
o. Melakukan pengujian struktur mikro menggunakan metallurgical
microscope with inverted (olympus PME 3) pada setiap spesimen untuk
mendapatkan data yang diinginkan. Alat ini menggunakan dua buah lensa,
yaitu lensa objektif dan lensa okuler. Lensa okuler berfungsi untuk
memperoleh fokus pada gambar yang akan diambil. Lensa objektif
berfungsi untuk memperbesar gambar dari lensa okuler. Cara menggunakan
alat ini yaitu:
1) Menyalakan microscope power switch
2) stage
3) light intensity control
knop
4) revolving
nosepiece
5) eyepieces
6) coarse focus fine
focus
7) stage drive
control knop
8) Setelah didapat gambar yang diinginkan, maka pemotretan dilakukan
dengan menekan atau
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
49
p. Setelah melakukan pengujian strultur mikro, selanjutnya melakukan
pengujian kekerasan Brinell menggunakan electronic brinell hardness
tester HB-3000C pada setiap spesimen. Uji kekerasan pada spesimen
berbahan paduan aluminium ini, untuk pembentukan lekukan pada
permukaan spesimen mengacu pada ASTM E10-12 yaitu memakai bola
baja (indentor) ukuran 10 mm yang dikeraskan kemudian ditekan dengan
beban 500 kg dengan waktu penekanan 5 detik dan holding time selama 10
detik.
3. Desain Penelitian
Penelitian eksperimen adalah penelitian yang digunakan untuk mencari
pengaruh perlakuan tertentu terhadap yang lain dalam kondisi yang
terkendalikan. Desain eksperimen adalah langkah-langkah lengkap yang perlu
diambil sebelum eksperimen dilakukan supaya data yang semestinya
diperlukan dapat diperoleh, sehingga akan membawa kepada analisis objektif
dan kesimpulan yang berlaku untuk persoalan-persoalan yang sedang dibahas
(Sugiyono, 2011: 72).
Pada penelitian ini, metode yang digunakan adalah metode eksperimen
dan merupakan penelitian deskriptif yaitu memaparkan secara jelas hasil
eksperimen di laboratorium terhadap sejumlah benda uji, kemudian dianalisis
datanya. Obyek dalam penelitian ini adalah benda uji hasil coran piston bekas
yang diberi perlakuan quenching dengan media pendingin udara, air sumur, oli
SAE 40 dan larutan garam.
F. Analisis Data
Analisis data yang digunakan dalam penelitian ini adalah deskriptif
analitis. Data-data yang terkumpul dari hasil penelitian dideskripsikan dalam
bentuk kata dan kalimat ilmiah, kemudian dianalisis pengaruhnya terhadap
kondisi variabel penelitian. Analisis data terhadap kekerasan dan strutur mikro
pada penelitian ini dibagi menjadi beberapa tahap, di antaranya:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
50
1. Tahap I : Analisis Hasil Studi Kekerasan
Pada pengujian kekerasan material hasil remelting Al-Si piston bekas
dengan menggunakan Brinell Hardness Tester. Alat uji ini bekerja dengan
adanya pembebanan terhadap benda kerja yang berupa indentor dengan
diameter 10 mm dengan pembebanan sebesar 500 kgf kemudian hasil dari
pengukuran tersebut lubang bekas penekanan pada setiap spesimen diukur
menggunakan mikroskop pengukur sehingga didapatkan diameter bekas
penekanan dari setiap titik pengukuran. Hasil pengujian diperoleh rata-rata
kekerasan hasil remelting Al-Si piston bekas dalam satuan BHN. Analisis hasil
pengujian kekerasan hasil remelting Al-Si piston bekas dengan metode
deskriptif analisis, sehingga diperoleh data kelas kekerasan minimum dan
maksimum.
2. Tahap II : Analisis Hasil Studi Struktur Mikro
Pada uji struktur mikro material hasil remelting Al-Si piston bekas
dengan menggunakan mikroskop optik. Alat ini bekerja dengan cara
menampilkan gambaran struktur mikro dengan pembesaran 200X material
yang sebelumnya telah dihaluskan dan dicelupkan pada larutan esta untuk
memberikan gambaran jelas dan gambaran yang muncul pada monitor akan di
simpan dan kemudian dianalisis dengan metode deskriptif analitis. Berdasarkan
analisis tersebut akan didapatkan kemiripan unsur-unsur pembentuk logam
pada struktur foto.
3. Tahap III : Analisis Hasil Studi Pengaruh Variasi Media Pendingin
terhadap Kekerasan dan Struktur Mikro Hasil Remelting Al-Si Berbasis
Limbah Piston Bekas dengan Perlakuan Degassing
Data rerata hasil pengujian kekerasan material hasil remelting Al-Si
piston bekas kemudian dibuat diagram batang (histogram). Dari histogram
kekerasan diperoleh diagram variasi media pendingin dan besarnya tingkat
kekerasan, sedangkan hasil pengujian struktur mikro akan berupa gambaran-
gambaran setiap tahap perlakuan panas quenching. diagram variasi media
pendingin dan besarnya tingkat kekerasan beserta foto-foto struktur mikro
kemudian di analisis dengan metode deskriptif.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
51
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN PENELITIAN
A. Deskripsi Data
Dalam penelitian pengaruh variasi media pendingin air sumur, oli SAE 40
dan larutan garam terhadap kekerasan dan struktur mikro hasil remelting Al-Si
berbasis piston bekas dihasilkan data-data penelitian yang telah dideskripsikan
dan data awal yang dimiliki dalam penelitian ini ialah data komposisi kimia hasil
remelting Al-Si piston bekas. Data ini menunjukan kandungan unsur kimia yang
terdapat pada hasil remelting Al-Si piston bekas. Berdasarkan hasil pengujian
komposisi, maka dapat diketahui beberapa unsur yang ditunjukkan pada Tabel
4.1.
Tabel 4.1. Data Komposisi Kimia Hasil Remelting Al-Si Piston Bekas
UnsurSampel Uji
12/S1543 (%) Deviasi
Al 87,36 0,1905
Si 9,74 0,198
Fe 0,765 0,0015
Cu 1,11 0,0500
Mn 0,0325 0,0009
Mg <0,0500 <0,0000
Cr 0,0150 <0,0000
Ni 0,0885 0,0304
Zn <0,0100 <0,0000
Sn <0.0500 <0,0000
Ti <0,1000 <0,0000
Pb 0,0558 0,0019
Be 0,0002 0,0000
Ca 0,0040 0,0012
Sr <0,0005 <0,0000
V <0,0100 <0,0000
Zr *0,716 *0,0259
51
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
52
Data-data berupa tingkat kekerasan dan foto struktur mikro pada setiap
spesimen hasil remelting Al-Si piston bekas diambil dari pengujian kekerasan
dengan alat Electronical Brinell Hardness Tester HB-3000C dan mikroskop optik
merk Olympus PME 3.
1. Tingkat Kekerasan pada Hasil Remelting Al-Si Piston Bekas dengan
Perlakuan Degassing
Pengujian kekerasan Brinell mengacu pada ASTM E10-12 untuk
material aluminium dan paduan aluminium menggunakan indentor (diameter
bola baja) 10 mm dengan beban 500 kgf untuk material aluminium dan
paduan aluminium (lihat Tabel 2.1). Data hasil nilai kekerasan (BHN) dari
setiap hasil pengujian nilai kekerasan untuk setiap variasi media pendingin
udara, air sumur, oli SAE 40 dan larutan garam yang dapat dilihat pada tabel
4.2 sebagai berikut :
Tabel 4.2. Data Hasil Pengukuran Nilai Kekerasan Rerata pada Hasil Remelting Al-Si Piston Bekas (BHN)
Variasi Media Pendingin Hasil Kekerasan Brinell
Non-quenching 54,22 BHN
Air Sumur 86,83 BHN
Oli SAE 40 63,24 BHN
Larutan Garam 83,63 BHN
Berdasarkan Tabel 4.2 data hasil pengukuran nilai kekerasan tersebut
agar mudah dalam pembacaannya, yaitu dengan ditabulasikan dalam bentuk
grafik diagram batang (histogram). Lebih jelasnya ditunjukkan pada Gambar
4.1.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
53
Gambar 4.1. Histogram Pengaruh Variasi Media Pendingin Terhadap Tingkat
Kekerasan Hasil Remelting Al-Si Berbasis Limbah Piston Bekas dengan
Perlakuan Degassing
Berdasarkan gambar 4.1 dinyatakan bahwa terdapat tiga kelompok
spesimen perlakuan panas quenching yang berbeda jenis media pendinginnya,
yaitu media pendingin air sumur, oli SAE 40 dan larutan garam untuk setiap
spesimen perlakuan panas quenching.
Pada spesimen non-quenching memiliki nilai kekerasan sebesar 54,22
BHN. Nilai kekerasan pada spesimen perlakuan panas quenching oleh media
pendingin oli SAE 40 sebesar 63,24 BHN atau meningkat 16,62 % terhadap
non-quenching, nilai kekerasan pada spesimen perlakuan quenching oleh
media pendingin larutan garam sebesar 83,63 BHN atau meningkat 54,24 %
terhadap non-quenching. Nilai kekerasan tertinggi pada spesimen perlakuan
panas quenching oleh media pendingin air sumur sebesar 86,83 BHN atau
meningkat 60,14 % terhadap non-quenching.
54,22
86,83
63,24
83,63
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Raw Material
Air Sumur Oli SAE 40 Larutan Garam
Tin
gkat
Kek
eras
an (
BH
N)
Variasi Media Pendingin
BrinellHardness Number (BHN)
Non-quenching
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
54
2. Struktur Mikro pada Hasil Remelting Al-Si Piston Bekas dengan
Perlakuan Degassing
(a) Non-quenching (b) Media Pendingin Oli SAE 40
(c) Media Pendingin Larutan Garam (d) Media Pendingin Air Sumur
Gambar 4.2. Foto Struktur Mikro Spesimen Perlakuan Panas Quenching
Perbesaran 100X
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
55
(a) Non-quenching (b) Media Pendingin Oli SAE 40
(d) Media Pendingin Larutan Garam (d) Media Pendingin Air Sumur
Gambar 4.3. Foto Struktur Mikro Spesimen Perlakuan Panas Quenching
Perbesaran 200X
Pada hasil pengamatan struktur mikro pada setiap spesimen perlakuan
panas quenching terdapat dua struktur yaitu Al dan Si serta diikuti dengan
porositas yang terjadi. Dimana struktur Al bersifat lunak (kekerasan rendah)
dan struktur Si bersifat elastis (liat). Struktur Al dan Si terbentuk dari hasil
pengecoran piston bekas yang didinginkan dengan variasi media pendingin,
sehingga menyebabkan pembentukan fasa Al dan Si dengan bentuk butir
kristal berbeda-beda yang menandakan bahwa tingkat kekerasan berbeda.
Porositas yang memungkinkan terjadi akibat dari faktor proses
pengecoran dan faktor cetakan. Pada proses pengecoran timbul gelembung-
gelembung gas hidrogen yang memicu adanya porositas. Sehingga perlakuan
degassing dilakukan agar mampu mengurangi porositas yang akan terjadi,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
56
dengan menambahkan serbuk dry cell sebesar 0,30 % berat aluminium.
Gelembung gas hidrogen akan terikat dan terangkat keatas bersama terak
pada saat proses pengecoran. Cetakan yang digunakan adalah cetakan pasir
basah dengan metode open rizer. Berdasarkan sifat-sifat pada cetakan pasir
basah juga memungkinkan adanya porositas yang dipengaruhi oleh
permeabilitas dari pasir tersebut. Sehingga berdasarkan sifat porositas maka
kekerasan juga terpengaruh, semakin banyak jumlah porositas yang terjadi
maka kekerasan menurun akibat banyaknya rongga-rongga pada material uji.
Pembentukan struktur mikro memiliki hubungan erat terhadap
kekerasan Al-Si. Apabila pembentukkan struktur Si terbentuk merata dan
halus akibat proses quenching dengan media yang tepat maka kekerasan akan
meningkat. Hubungan erat ini antar pembentukkan struktur Si terhadap
struktur Al dipengaruhi oleh suhu, fasa yang dialami, proses quenching, laju
pendinginan dan karakter media pendingin. Sehingga bahwa semakin banyak
struktur Si maka nilai kekerasan yang dihasilkan meningkat.
Keuletan yang rendah ini akan menyebabkan kekerasan yang dimiliki
spesimen pengujian menjadi rapuh dan getas. Oleh karena itu, penggunaan
media quenching dengan karakter yang berbeda-beda (laju pendinginan cepat,
sedang dan lambat) mempengaruhi tingkat kekerasan spesimen. Sehingga
pada penggunaan media quenching dengan laju pendinginan yang cepat
mampu meningkatkan jumlah struktur Al yang menyebabkan kekerasan
meningkat dan pada penggunaan media quenching dengan laju pendinginan
sedang akan meningkatkan kekerasan secara terukur (tidak melebihi
pendinginan cepat tetapi tidak kurang dari pendinginan lambat) serta pada
penggunaan media quenching dengan laju pendinginan yang lambat akan
menghambat pembentukan Al yang menyebabkan kekerasan menurun.
Penggunaan media quenching dengan karakter yang berbeda-beda akan
memudahkan pemilihan Al-Si dengan kekerasan yang dibutuhkan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
57
B. Pembahasan
Data hasil penelitian yang ditabulasikan dalam bentuk diagram batang
(histogram) dan foto struktur mikro, diketahui ada perbedaan karakteristik hasil
remelting Al-Si piston bekas antara spesimen media pendingin udara, spesimen
media pendingin air sumur, spesimen media pendingin oli SAE 40, dan spesimen
media pendingin larutan garam. Perbedaan karakteristik berupa tingkat kekerasan
dan foto struktur mikro merupakan hasil bagaimana pengaruh perlakuan panas
quenching dengan variasi media pendingin terhadap hasil remelting Al-Si piston
bekas.
1. Spesimen Non-quenching
Pada foto struktur mikro spesimen non-quenching, Gambar 4.2.a dan
Gambar 4.3.a, dapat diketahui bahwa pembentukan butir struktur Al tampak
kasar dan tidak beraturan serta penyebaran struktur Si tampak kecil
luasannya. Laju pendinginan pada spesimen ini tergolong lambat karena
langsung sehingga mempengaruhi pembentukan struktur mikro Al dan Si.
Pembentukan butir pada struktur Al berbentuk kasar dan tidak teratur.
Struktur Si yang bersifat ulet, bentuk luasan yang tampak kecil tetapi tidak
tumbuh secara sempurna. Oleh karena hal tersebut nilai kekerasan yang
dihasilkan sebesar 54,22 BHN.
2. Spesimen Perlakuan Panas Quenching oleh Media Pendingin Oli SAE 40
Berdasarkan Gambar 4.2.b dan Gambar 4.3.b foto struktur mikro
spesimen perlakuan panas quenching oleh media pendingin oli SAE 40, dapat
diketahui bahwa pembentukan butir Al sedikit lebih halus dengan ditandai
adanya alur yang tersebar merata diantara pertumbuhan struktur Si yang
terhambat. Bentuk luasan dan butir struktur Si pada spesimen ini terlihat
besar-besar disebabkan belum sempat tersebar karena tertahan oleh media
pendingin oli SAE 40 pada saat diberi perlakuan quenching, namun sudah
mengalami pertumbuhan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
58
Karakter dari media pendingin oli SAE 40 saat proses quenching
adalah memberikan selaput sebagai pengontrol sifat kekerasan sehingga tidak
terjadi pertumbuhan yang berlebihan pada struktur yang terjadi. Penyebaran
struktur Si yang belum terbentuk sempurna karena dipengaruhi oleh laju
pendinginan sedang oleh media pendingin oli SAE 40, meskipun spesimen ini
sudah melewati fasa pelarutan Al-Si.
Oleh karena dominasi struktur Al akibat terhambatnya pernyebaran
struktur Si oleh media pendingin oli SAE 40 yang berperan sebagai
pengontrol sifat kekerasan, maka hal ini dapat dilihat dari hasil uji kekerasan
sebesar 63,24 BHN yang mengindikasikan bahwa tingkat kekerasan dengan
spesimen perlakuan panas quenching oleh media pendingin oli SAE 40
meningkat 16,62 % terhadap hasil uji kekerasan spesimen non-quenching.
3. Spesimen Perlakuan Panas Quenching oleh Media Pendingin Larutan
Garam
Berdasarkan Gambar 4.2.c dan Gambar 4.3.c foto struktur mikro
spesimen perlakuan panas quenching oleh media pendingin larutan garam,
dapat diketahui bahwa pembentukan butir struktur Al terlihat lebih halus
dengan ditandai adanya alur yang tersebar merata merata diantara
pertumbuhan struktur Si. Bentuk luasan dan butir struktur Si pada spesimen
ini terlihat kecil-kecil pada beberapa titik-titik pertumbuhan, sehingga
pembentukan struktur Si telah mengalami pertumbuhan yang signifikan
meskipun belum tersebar secara merata.
Sifat koligatif garam yang ditentukan oleh kosentrasi air sumur dan
garam sehingga titik didih lebih tinggi dari pada air sumur. Pada struktur
mikro yang terjadi pada spesimen perlakuan panas quenching oleh media
pendingin larutan garam dengan perbandingan konsentrasi air sumur 200 ml
dan konsentrasi garam sebesar 15 gram setara dengan satu sendok makan
tidak berpengaruh besar terhadap titik didih dari pada air sumur. Indikasi dari
hal tersebut maka spesimen ini melalui tahap laju pendinginan yang tergolong
cepat dari spesimen media pendingin udara dan oli SAE 40. Kemampuan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
59
larutan garam dalam melewati fasa pelarutan Al-Si menyebabkan
pembentukan struktur Si memiliki bentuk luasan yang kecil-kecil maka dapat
diketahui penyebaran struktur Si hampir merata sehingga memiliki tingkat
kekerasan tinggi.
Akibat pengaruh media pendingin larutan garam, penyebaran struktur
Si yang memiliki keuletan yang rendah dengan bentuk penyebaran lebih
sedikit dan hampir merata dibanding penyebaran struktur Al. Hal tersebut
dibuktikan berdasarkan nilai kekerasan yang dihasilkan pada spesimen ini
yaitu sebesar 83,63 BHN yang mengindikasikan bahwa tingkat kekerasan
spesimen perlakuan panas quenching oleh media pendingin larutan garam
meningkat 16,62 % terhadap hasil uji kekerasan spesimen non-quenching dan
meningkat 32,24 % terhadap hasil uji kekerasan spesimen perlakuan panas
quenching oleh media pendingin oli SAE 40.
4. Spesimen Perlakuan Panas Quenching oleh Media Pendingin Air Sumur
Berdasarkan Gambar 4.2.d dan Gambar 4.3.d foto struktur mikro
spesimen perlakuan panas quenching oleh media pendingin air sumur, dapat
diketahui perubahan struktur mikro yang terjadi. Penyebaran butir dan alur
pada struktur Al terlihat paling halus. Bentuk luasan struktur Si terlihat
berbentuk kecil-kecil dengan penyebaran yang merata dan pertumbuhan
struktur Si yang baik sehingga tingkat keuletan tinggi, menandakan kekerasan
spesimen ini tinggi.
Media pendingin air sumur memiliki kapasitas pendinginan yang
tinggi hampir sama dengan media pendingin larutan garam sehingga
memberikan efek pendinginan yang cepat. Sehingga pada saat spesimen
dipanaskan kemudian dimasukkan ke dalam air sumur, maka air akan
mendidih dan timbul uap air disekelilingnya. Penguapan akan terjadi dan
mengembun lagi dikarenakan di sekitar uap air tersebut masih ada air dingin.
Hal ini berlangsung bergantian secara cepat sekali, maka timbul selubung uap
di seluruh permukaan spesimen yang memberikan efek kejut sehingga
menyebabkan pertumbuhan butir pada struktur Al berlangsung sempurna
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
60
sehingga terlihat halus dan pertumbuhan butir struktur Si tersebar merata.
Laju pendinginan pada spesimen ini termasuk laju pendinginan cepat dari
spesimen media pendingin udara, oli SAE 40 dan larutan garam.
Oleh karena kapasitas pendinginan yang tinggi disertai laju
pendinginan yang cepat oleh media pendingin air sumur sehingga
pernyebaran struktur Al tampak halus dan struktur Si tersebar merata dengan
bentuk luasan yang kecil-kecil sehingga dapat dibuktikan dari nilai kekerasan
yang dihasilkan paling tinggi yaitu sebesar 86,83 BHN meningkat 60,14%
terhadap hasil uji kekerasan spesimen non-quenching, meningkat 37,30 %
terhadap hasil uji kekerasan spesimen perlakuan panas quenching oleh media
pendingin oli SAE 40 dan meningkat 3,83 % terhadap hasil uji kekerasan
spesimen perlakuan panas quenching oleh media pendingin larutan garam.
5. Perbandingan Variasi Media Pendingin Terhadap Kekerasan dan
Struktur Mikro
Berdasarkan dari pembahasan dari masing-masing pengaruh media
pendingin diatas dapat diketahui bahwa terdapat hubungan yang terkait antara
tingkat kekerasan dan struktur mikro pada masing-masing variasi media
pendingin. Pada spesimen non-quenching bahwa pembentukan butir struktur
Al tampak kasar dan tidak beraturan serta penyebaran struktur Si tampak
kecil luasannya, dibuktikan dengan nilai kekerasan yang dihasilkan yaitu
sebesar 54,22 BHN.
Pada spesimen perlakuan panas quenching oleh media pendingin oli
SAE 40 bahwa pembentukan butir Al sedikit lebih halus dengan ditandai
adanya alur yang tersebar merata diantara pertumbuhan struktur Si yang
terhambat serta bentuk luasan dan butir struktur Si pada spesimen ini terlihat
besar-besar. Sehingga dapat dibuktikan dari nilai kekerasan yang dihasilkan
yaitu sebesar 63,24 BHN atau meningkat 16,62 % terhadap non-quenching.
Pada spesimen perlakuan panas quenching oleh media pendingin
larutan garam bahwa pembentukan butir struktur Al terlihat lebih halus
dengan ditandai adanya alur yang tersebar merata merata diantara
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
61
pertumbuhan struktur Si serta bentuk luasan dan butir struktur Si pada
spesimen ini terlihat kecil-kecil pada beberapa titik-titik pertumbuhan,
sehingga nilai kekerasan yang dihasilkan terbukti lebih tinggi dibandingkan
spesimen media pendingin udara dan oli SAE 40 yaitu sebesar 83,63 BHN
meningkat 16,62 % terhadap hasil uji kekerasan spesimen Non-quenching dan
meningkat 32,24 % terhadap hasil uji kekerasan spesimen perlakuan panas
quenching oleh media pendingin oli SAE 40.
Pada spesimen perlakuan panas quenching oleh media pendingin air
sumur bahwa penyebaran butir dan alur pada struktur Al terlihat paling halus
serta bentuk luasan struktur Si terlihat berbentuk kecil-kecil dengan
penyebaran yang merata dan pertumbuhan struktur Si yang baik terhadap
spesimen lainnya dalam peningkatan kekerasan, sehingga terbukti bahwa nilai
kekerasan yang dihasilkan paling tinggi yaitu sebesar 86,83 BHN meningkat
60,14% terhadap hasil uji kekerasan spesimen non-quenching, meningkat
37,30% terhadap hasil uji kekerasan spesimen perlakuan panas quenching
oleh media pendingin oli SAE 40 dan meningkat 3,83 % terhadap hasil uji
kekerasan spesimen perlakuan panas quenching oleh media pendingin larutan
garam.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
62
BAB V
SIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN
A. Simpulan Penelitian
Berdasarkan hasil penelitian tentang pengaruh variasi media pendingin
terhadap kekerasan dan struktur mikro hasil remelting Al-Si berbasis limbah
piston bekas dengan perlakuan degassing yang telah diuraikan pada BAB IV
dengan mengacu pada perumusan masalah, maka dapat disimpulkan beberapa hal
sebagai berikut:
1. Perlakuan panas quenching dengan pemberian variasi media pendingin (air
sumur, oli SAE 40 dan larutan garam) mempengaruhi tingkat kekerasan hasil
remelting Al-Si berbasis limbah piston bekas dengan perlakuan degassing.
Dari hasil pengujian kekerasan, memiliki tingkat kekerasan paling tinggi
yaitu media pendingin air sumur sebesar 86,83 BHN, media pendingin larutan
garam 83,63 BHN, dan media pendingin oli SAE 40 sebesar 63,24 BHN.
2. Perbedaan laju pendinginan media quenching berpengaruh terhadap
pembentukan struktur mikro hasil remelting Al-Si berbasis limbah piston
bekas dengan perlakuan degassing. Dari hasil pengamatan struktur mikro,
dapat diketahuikan pembentukan dan penyebaran komposisi struktur Al dan
struktur Si pada setiap spesimen perlakuan panas quenching disebabkan oleh
perbedaan karakter media pendingin yang dikenai pada spesimen, sehingga
berdampak halus dan meratanya struktur Al dan struktur Si pada spesimen.
3. Variasi media pendingin akan merubah struktur mikro dan meningkatkan
kekerasan dengan penyebaran struktur Si yang banyak akibat laju
pendinginan yang cepat sehingga semakin banyak jumlah struktur Si maka
kekerasan akan meningkat. Dari hasil pengujian kekerasan dan hasil
pengamatan struktur mikro, spesimen dengan media pendingin air sumur
memiliki struktur mikro dengan permukaan spesimen paling halus dan
penyebaran struktur Si yang banyak sehingga tingkat kekerasan pada
spesimen dengan media pendingin air sumur paling tinggi.
62
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
63
B. Implikasi
Berdasarkan hasil penelitian yang didukung oleh landasan teori yang telah
dikemukakan, tentang pengaruh variasi media pendingin terhadap kekerasan dan
struktur mikro hasil remelting Al-Si berbasis limbah piston bekas dengan
perlakuan degassing, dapat diterapkan ke dalam beberapa implikasi yang dapat
dikemukakan sebagai berikut:
1. Implikasi Teoritis
Penelitian ini menyelidiki pengaruh variasi media pendingin terhadap
kekerasan dan struktur mikro hasil remelting Al-Si berbasis limbah piston
bekas dengan perlkuan degassing, dengan variasi media pendingin akan
mempengaruhi tingkat kekerasan dan struktur mikro pada proses perlakuan
panas quenching. Berdasar hasil penelitian dapat dijadikan dasar
pengembangan penelitian selanjutnya yang relevan dengan masalah yang
dibahas dalam penelitian ini. Disamping itu sebagai bukti bahwa tingkat
kekerasan dan struktur mikro dipengaruhi oleh variasi media pendingin pada
proses perlakuan panas quenching, masih banyak pengaruh variasi media
pendingin terhadap variabel-variabel yang lainnya.
2. Implikasi Praktis
Penelitian ini dapat digunakan untuk menentukan media pendingin
yang baik pada proses perlakuan panas quenching terhadap kekerasan dan
struktur mikro hasil remelting Al-Si berbasis limbah piston bekas, di samping
itu digunakan untuk pertimbangan perusahaan agar lebih mempertimbangkan
dalam penggunaan media pendingin dengan proses perlakuan panas
quenching terhadap tingkat kekerasan dan struktur mikro hasil remelting Al-
Si berbasis limbah piston bekas sehingga diharapkan menghasilkan tingkat
kekerasan struktur mikro yang optimal.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
64
C. Saran
Menurut hasil penelitian dan implikasi yang timbul, maka disampaikan
saran-saran sebagai berikut:
1. Untuk penelitian selanjutnya yang sejenis alangkah baiknya jika dilakukan
kajian lebih lanjut tentang faktor-faktor lain atau variabel-variabel lain yang
juga mempengaruhi tingkat kekerasan dan struktur mikro pada hasil
remelting Al-Si piston bekas. Sebagai contoh kadar Al-Si, metode perlakuan
panas, kemampuan media quenching, pembentukan butir-butir kristal,
kecepatan pendinginan (cooling rate), dan lain sebagainya yang dapat
mempengaruhi kekerasan dan struktur mikro hasil remelting Al-Si piston
bekas.
2. Untuk penelitian berikutnya yang sejenis agar tidak menggunakan suhu
spesimen 3500C pada saat proses quenching, berdasarkan diagram fasa Al-Si
dapat diketahui bahwa pada suhu 5770C kristal Al-Si sudah terbentuk.
Sehingga disarankan dalam melakukan perlakuan quenching pada suhu
tersebut (setelah logam cair Al-Si dituang kedalam cetakan, langsung diberi
perlakuan quenching).
3. Bagi peneliti yang akan melakukan penelitian yang relevan di masa
mendatang baiknya untuk mengambil foto mikro spesimen dengan
memperhatikan daerah terjadinya perbedaan tingkat terbentuknya struktur
mikro agar dapat diketahui karakteristik fisis hasil remelting Al-Si piston
bekas.