37

III. METODE PENELITIAN

III.1 Waktu Dan Tempat

Penelitian ini dilakukan di beberapa tempat sebagai berikut:

1. Proses pembuatan abu sekam di Politeknik Negeri Lampung pada tanggal

11 Desember hingga 12 Desember 2012.

2. Proses pembuatan cetakan pasir dan pengecoran aluminium dilakukan di

PT. Tanjung, Tanjung Bintang, Lampung Selatan pada tanggal 13

Desember hingga 15 Desember 2012.

3. Pengujian Kekerasan (Brinell Hardness Test) dan Pengujian Struktur

Mikro dilakukan di Laboratorium Material Teknik, Universitas Lampung,

pada tanggal 17 Desember hingga 28 Desember 2012.

III.2 Alat dan Bahan

Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Alat pengukur kekerasan yaitu mesin uji Brineell.

Gambar 8. Mesin Uji Brinell

38

2. Alat foto struktur mikro yaitu mikroskop.

Gambar 9. Mikroskop

3. Neraca timbang; digunakan untuk menimbang campuran

4. Mixer; digunakan untuk mencampur antara pasir, bentonit, air.

5. Sand rammer; digunakan untuk membuat atau membentuk spesimen.

6. Tungku pembakaran; digunakan untuk melebur logam.

7. Tempat penampung campuran yang akan dipergunakan untuk bahan

percobaan.

Adapun bahan yang digunakan dalam pembuatan cetakan pasir adalah

sebagai berikut :

1. Pasir Silika

Gambar 10. Pasir silica.

39

2. Bentonit.

Gambar 11. Bentonit.

3. Air.

4. Sekam Padi.

Gambar 12. Sekam Padi.

5. Aluminium AA 1100 (3-5 Kg).

Gambar 13. Aluminium AA 1100.

40

6. Solar

7. Etsa untuk aluminium

Gambar 14. Larutan etsa

8. Autosol dan amplas tahan air dengan ukuran kekasaran 80, 400, 800, 1000,

1200, dan 1500.

9. Bahan pendukung lainnya.

III.3 Prosedur percobaan

Obyek dalam penelitian ini adalah benda uji berupa aluminium AA 1100 hasil

pengecoran yang dicetak mengunakan cetakan pasir. Pembentukan cetakan

pasir terbentuk dari dua proses pencampuran komponen cetakan pasir yang

terdiri dari pasir cetak, silica, bentonit, air dan abu sekam.

Tahap pertama proses pencampuran bertujuan menentukan persentase

kebutuhan bentonit maximum yang dihubungkan dengan nilai kekerasan hasil

coran Almunium AA 1100. Total campuran berjumlah 300 gram dengan

persentase pasir cetak dan pasir silica tetap, sedangkan bentonit dan abu

sekam divariatifkan secara bersamaan dengan nilai 6%, 8%, 10%, 12%, dan

41

14% sedangkan nilai persentase bentonit turun dari 14%, 12%, 10%, 8% dan

6%.

Tabel 3. Komposisi cetakan pasir dengan perbandingan abu sekam dan

bentonit.

Tahap kedua proses pencampuran untuk menentukan nilai optimum akan

kebutuhan abu sekam yang dapat memberikan dampak perbaikann sifat

mekanik (nilai kekerasan) almunium AA 1100. Pada tahapan ini, persentase

bentonit terbaik dengan jumlah 10% dari total keseluruhan campuran

dipertahankan tetap dan variasi dilakukan pada abu sekam, dimana variasi abu

sekam diawali dari yang terendah hingga yang tertinggi yaitu: 6%, 8%, 10%,

12%, dan 14%.

Tabel 4. Komposisi cetakan pasir dengan 10% bentonit dan variasi

perbandingan abu sekam.

.

Cetakan

Pasir

Pasir Cetak

(gr)

Silika

(gr)

Bentonit

(gr)

Abu sekam

(gr)

I 216 24 42 18

II 216 24 36 24

III 216 24 30 30

IV 216 24 24 36

V 216 24 18 42

Cetakan

Pasir

Pasir Cetak

(gr)

Silika

(gr)

Bentonit

(gr)

Abu sekam

(gr)

I 226,8 25,2 30 18

II 221,4 24,6 30 24

III 216 24 30 30

IV 210,6 23,4 30 36

V 205,2 22,8 30 42

42

Prosedur eksperimen ini dilakukan oleh peneliti dengan alat dan bahan yang

telah ditentukan di atas, langkah-langkah yang dilakukan dalam eksperimen

ini adalah :

1. Membuat abu sekam dari sekam padi di bengkel Politeknik Negeri

Lampung dengan cara membakar sekam padi di dalam tong (gambar 15).

Gambar 15. Proses pembakaran abu sekam

2. Mengayak abu sekam untuk mendapatkan partikel abu sekam dengan

ukuran 200 mesh.

3. Membuat rangka cetakan menggunakan kayu dengan ketebalan 12 mm,

dengan dimensi panjang 132 mm dan lebar 130 mm, 98 mm (gambar 16).

Gambar 16. Rangka cetakan pasir

43

4. Membuat pola (gambar menggunakan kayu dengan assumsi akan

terjadinya penyusutan saat proses pendinginan almunium cair di dalam

cetakan pasir, maka ukuran pola di tambah 4 mm dari ukuran sepesimen

coran allmunium AA 1100 yang ingin di capai. Pada gambar 17

menunjukan ukuran dan bentuk pola dan gambar 18 bentuk dan ukuran

Spesimen Coran Aluminium AA 1100 yang ingin di capai.

Gambar 17. Ukuran pola

Gambar 18. Bentuk dan ukuran Spesimen Coran Aluminium

44

5. Menimbang komposisi cetakan pasir, bentonit dan abu sekam dan

mencampurkan dengan ukuran yang telah ditentukan.

(a) (b)

Gambar 19. (a) Proses menimbang komposisi cetakan pasir,

(b) Proses pencampuran komposisi cetakan

6. Mengisi rangka cetakan dengan campuran pasir cetak, bentonit dan abu

sekam sampai padat dengan variasi komposisi yang telah ditentukan dan di

campur sehingga terbentuk pola ukuran aluminium yang akan dicor.

Gambar 20. Proses pembentukan cetakan pasir dengan

pola yang telah ditentukan.

7. Mecairkan lembaran aluminium dengan tungku pembakaran hingga cair,

dimana temperature peleburan aluminium berkisar antara 500-550ºC

(gambar 21).

45

Gambar 21. Proses peleburan almunium AA 1100

pada tungku pembakaran.

8. Mengisi cetakan pasir yang telah dibuat dengan cairan aluminium yang

telah dipanakan sampai cair denga alat tuang (gambar 22).

Gambar 22. Proses penuangan logam cair ke dalam cetakan pasir

9. Membongkar cetakan pasir setelah dingin, lalu membersihkan kotoran

yang menempel pada sepesimen hasil coran. setelah itu hasil coran

disiapkan untuk proses pengujian specimen (gambar 23).

46

Gambar 23. Spesimen hasil coran yang telah siap dilakukan

proses pengujian

10. Pengujian kekerasan dilakukan dengan alat uji uji kekerasan (Brinell

Hardness Test) di mana alat yang digunakan ditunjukan pada gambar 24.

Gambar 24. Gambar alat uji kekerasan Brinell

Perlakuan awal sebelum proses pengujian sepesimen menggunakan alat uji

kekerasan, terlebih dahulu sepesimen dilakukan perlakuan awal dengan

cara pemotongan ukuran yang dibutuhkan,setelah itu tindakan lanjutan

meratakan permukaan sepecimen dengan pengamplasant (gambar 25).

Gambar 25. Proses pengamplasan.

47

Berikut ini merupakan langkah-langkah yang dilakukan untuk menguji

kekerasan logam dengan metode Brinell, yaitu :

1. Memeriksa dan mempersiapkan specimen sehingga siap untuk diuji.

2. Memeriksa dan mempersiapkan mesin yang akan dipakai untuk

menguji.

3. Melakukan pemeriksaan pada pembebanan, diameter bola baja yang

digunakan, dan alat pengukur waktu.

4. Membebaskan beban tekan dan mengeluarkan bola dari lekukan lalu

memasang alat optis untuk melihat bekas yang kemudian mengukur

diameter secara teliti dengan mikrometer pada mikroskop. Kemudian

dimasukkan ke dalam rumus Brinell untuk memperoleh hasil kekerasan

Brinell-nya (HB).

5. Melakukan proses pengujian sebanyak lima titik sehingga diperoleh

nilai rata-rata dari uji kekerasan Brinell tersebu (gambar 26).

Gambar 26. Proses pengambilan 5 titik sampel nilai

kekerasan.Menguji Struktur Mikro menggunakan alat mikroskop dan

kamera digital.Untuk Pengujian Struktur Mikro dilakukan dengan

beberapa tahap yaitu;

48

- Pemotongan benda uji dimana pada proses ini dilakukan pemotongan pada

benda uji sesuai dengan ukuran yang dibutuhkan (gambar 27).

Gambar 27. Proses pemotongan specimen

- Proses mounting merupakan proses untuk mempermudah dalam proses

grinding dan polishing (gambar 28).

Gambar 28. Proses mouting

- Proses grinding di mana pada proses ini diamplas secara berurutan dari

yang kasar sampai yang halus dalam proses grinding harus selalu dialiri air

bersih untuk menghindari timbulnya panas pada permukaan benda uji yang

kontak langsung dengan amplas.

- Polishing, dalam memoles digunakan kain beludru dan mesin poles

dimana kain beludru ditempelkan pada piringan yang berputar pada mesin

poles. Kemudian kain diberikan pasta alumina berupa partikel abrasive

49

yang sangat halus. Selama pemolesan benda uji digerakkan kecepantan, ke

belakang dan berputar agar partikel-partikel abrasif dapat terdistribusi

dengan merata di atas piringan pemoles.

- Etsa di mana setelah pemberian larutan etsa (gambar 29), specimen

dibersihkan dengan alkohol dan air 97% kemudian dikeringkan dengan

udara hangat, agar terhindar dari oksidasi udara sekitar.

Gambar 29, Larutan etsa yang digunakan

- Untuk melihat struktur mikro yang ada pada spesimen/benda uji dilakukan

secara bertahap diawali menggunakan perbesaran 25X, 50X, 200X dan

500X. Kamera digital beresolusi 16 M dipersiapkan untuk mengambil

gambar saat titik focus struktur mikro di bawah lensa mikroskop di dapat

(gambar 30).

Gambar 30. Proses pengambilan gambar struktur mikro

menggunakan mikroskop

50

Mulai

Selesai

III.4 Diagram alir penelitian

Gambar 32. Skema penelitian

Persiapan alat dan bahan yang

digunakan dalam penelitian

Peleburan Aluminium

Pengujian Kekerasan Pengujian Struktur

Mikro

Kesimpulan

Pembuatan cetakan

Penuangan

Aluminium

Pembongkaran

Cetakan

Analisa data dan pembahasan

51

III.5 Pengambilan Data

Alat pengumpul data merupakan alat-alat yang digunakan dalam pengumpulan

data, alat ini bisa berupa perangkat kertas dan perangkat lunak. Dimana untuk

perangkat keras antara lain, alat-alat pembuatan spesimen dan alat ukur yang

digunakan. Sedangkan alat-alat perangkat lunak adalah alat tulis dan lembar

pengamatan untuk mendapatkan data.

Tabel 5. Lembar Pengamatan Uji Kekerasan

Tabel 6. Lembar Pengamatan Struktur Mikro

no Campuran kadar abu sekam dan bentonit

bentonit14% +

abu sekam 6%

bentonit 12% +

abu sekam 8%

bentonit 10% +

abu sekam 10%

bentonit 8% +

abu sekam 12%

bentonit 6% +

abu sekam 14%

1

2

3

4

5

Rata-

rata

Campuran Kadar Abu Sekam

No. 8% 10% . 12% 14% 16%

1.

2.

3.

4

5

Rata-rata