pengaruh variasi jenis cetakan dan penambahan …/pengaruh-variasi-jenis...terhadap porositas hasil...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

PENGARUH VARIASI JENIS CETAKAN

DAN PENAMBAHAN SERBUK DRY CELL BEKAS

TERHADAP POROSITAS HASIL REMELTING Al-9%Si

BERBASIS PISTON BEKAS

SKRIPSI

Oleh :

AGUNG DWI WIBOWO

K 2508001

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

Nopember 2012


commit to user

ii

PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN

Saya yang bertanda tangan di bawah ini

Nama : Agung Dwi Wibowo

NIM : K2508001

Jurusan/Program Studi : PTK/Pendidikan Teknik Mesin

menyatakan bahwa skripsi saya berjudul “PENGARUH VARIASI JENIS

CETAKAN DAN PENAMBAHAN SERBUK DRY CELL BEKAS

TERHADAP POROSITAS HASIL REMELTING Al-9%Si BERBASIS

PISTON BEKAS” ini benar-benar merupakan hasil karya sendiri. Selain itu

informasi yang dikutip dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan

dicantumkan dalam daftar pustaka.

Apabila pada kemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan dengan skripsi ini hasil

japlakan, saya bersedia menerima sanksi atas perbuatan saya.

Surakarta, 31 Oktober 2012

Yang membuat pernyataan

Agung Dwi Wibowo


commit to user

iii

PENGARUH VARIASI JENIS CETAKAN

DAN PENAMBAHAN SERBUK DRY CELL BEKAS

TERHADAP POROSITAS HASIL REMELTING Al-9%Si

BERBASIS PISTON BEKAS

Oleh :

AGUNG DWI WIBOWO

K2508001

SKRIPSI

Dijadikan untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Mendapatkan Gelar

Sarjana Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Jurusan Pendidikan

Teknik dan Kejuruan

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

Nopember 2012


commit to user

iv

PERSETUJUAN

Skripsi ini telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji

Sekripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret

Surakarta.


commit to user

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 : Jumat

Tangal : 9 Nopember 2012

Tim Penguji Skripsi

Nama Terang Tanda Tangan

Ketua : Drs. Suwachid, M.Pd., M.T

Sekretaris : Drs. Yadiono, M.T

Anggota I : Danar Susilo Wijayanto, S.T., M.Eng.

Anggota II : Budi Harjanto, S.T., M.Eng.

Disahkan Oleh

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan

Universitas Sebelas Maret

Dekan,

Prof. Dr. M. Furqon H., M.Pd.

NIP. 19600727 198702 1 001

A


commit to user

vi

ABSTRAK

Agung Dwi Wibowo. “PENGARUH VARIASI JENIS CETAKAN DAN

PENAMBAHAN SERBUK DRY CELL BEKAS TERHADAP POROSITAS

HASIL REMELTING Al-9%Si BERBASIS PISTON BEKAS”. Skripsi,

Surakarta: Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan. Universitas Sebelas Maret

Surakarta, Oktober 2012.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi jenis

cetakan dan penambahan serbuk dry cell bekas terhadap porositas hasil remelting

Al-Si berbasis piston bekas dengan kandungan Si sebesar 9%. Penelitian ini

menggunakan tiga jenis cetakan yaitu cetakan pasir basah, cetakan pasir kering

dan cetakan logam. Variasi penambahan serbuk dry cell yang digunakan adalah

sebanyak 0,30%; 0,50% dan 0,70% berat.

Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode

eksperimen dengan analisis data deskriptif analitis. Data diperoleh dengan cara

menghitung besar porositas pada setiap spesimen serta pengambilan foto makro.

Dari hasil perhitungan porositas dibuat grafik untuk menganalisisnya.

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa porositas tertinggi terjadi pada

variasi cetakan pasir basah dan penambahan serbuk dry cell bekas sebanyak

0,50% berat dengan porositas sebesar 3, 1447%. Porositas terendah terjadi pada

variasi cetakan logam dan penambahan serbuk dry cell sebanyak 0,70% berat

dengan besar porositas sebesar 0,1635%. Berdasarkan hasil foto makro cetakan

logam yang dapat menghasilkan permukaan coran yang halus dibandingkan

dengan cetakan pasir.

Setelah dilakukan penelitian ini penggunaan cetakan logam dapat

menghasilkan coran dengan permukaan yang halus dan rendah porositas. Pada

penambahan serbuk dry cell 0,30% dan 0,50% menyebabkan peningkatan

porositas, sedangkan pada penambahan serbuk dry cell 0,70% dapat mengurangi

terjadinya porositas pada hasil coran. Hal tersebut terjadi pada semua jenis

cetakan.

Kata Kunci: porositas, serbuk dry cel, Al-Si, piston bekas


commit to user

vii

ABSTRACT

Agung Dwi Wibowo. EFFECT OF VARIATION TYPE MOLD AND

ADDITION OF POWDER DRY CELL PRODUCTS USED TO POROSITY

REMELTING OF Al-9%Si BASED PISTON USED. Skripsi, Surakarta:

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan. Universitas Sebelas Maret Surakarta,

Ocktober 2012.

The purpose of this study is to determine the effect of variations in the

type of mold and the addition of dry cell powder marks on the porosity results

remelting of Al-Si piston-based scars with 9% Si.This study used three different

types of mold there were wet sand mold, dry sand mold and metal mold.

Variations addition of dry cell powder is used as much as 0,30%, 0,50% and

0,70% by weight.

The research method that used in this research is experiment method

with analytical descriptive data analysis. Data obtained by calculating the

porosity on each specimen and taking macro photos. From the calculated porosity

created graphs to analyze.

The results of this study show that the highest porosity occurs in the

variations wet sand mold and additions powder dry cell by weight as much as

0.50% porosity by 3,1447%. The lowest porosity occur in variations metal molds

and adding powder dry cell as much as 0,70% by the porosity of 0,1635%.

Trought macro photos, metal mold can product smooth surface than sand mold.

By this research, the use of metal molds can produce castings with a

smooth surface and low porosity. In addition dry cell powder 0,30% and 0,50%

led to increased porosity, while the addition cell dry powder 0,70% can reduce

the porosity in castings results. This happens in all kinds of molds.

Keywords:, porosity, dry cell powder, Al-Si, piston used


commit to user

viii

MOTTO

“Sesungguhnya Allah tidak akan mengubah nasib suatu kaum, sehingga mereka

mengubah keadaan yang ada pada diri mereka sendiri”

(Q.S. Ar Ro’du :11)

“Waktu yang terbaik adalah sekarang dan waktu yang terburuk adalah nanti.

Maka awali dan kerjakanlah sekarang.”

“Orang tua adalah segalanya, maka berikanlah yang terbaik buat orang tua kita”

“Jangan membayangkan hal-hal yang berlebihan, mungkin itu hanya rasa

ketakutan yang muncul dipikiran anda, berpikirlah positif kawan!”

(Dhiah P S)


commit to user

ix

PERSEMBAHAN

Skripsi ini aku persembahkan untuk :

ALLAH SWT yang telah memberikanku rahmat, jalan, kemudahan,

petunjuk, kesehatan dan hidayahNya dalam menyelesaikan tugas ini..

Bapak dan Ibu Tercinta yang telah memberikan yang terbaik kepada ku.

Terimakasih Bapak Ibuku yang aku sayangi.

Kakak dan Adikku

Terimakasih semangat dan dukungannya.

Betty W

Terimakasih atas semangat, motivasi dan doa yang kau berikan.

Diaz, Dhiah, Insan dan Dian.

Terimakasih sahabat – sahabat terbaikku yang selalu ada dalam hidupku. Kalian

memang bagian yang terbaik dalam hidupku.

Darsono, Nur First, Isa, Febrian dan Roziq

Terimakasih atas semangat, perjuangan dan kerjasamanya.

Teman – teman Pendidikan Teknik Mesin’ 08.

Almamaterku.


commit to user

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 JENIS

CETAKAN DAN PENAMBAHAN SERBUK DRY CELL BEKAS

TERHADAP POROSITAS HASIL REMELTING Al-Si BERBASIS PISTON

BEKAS”.

Skripsi ini disusun untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam

mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan pada Program Studi 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 Studi 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. Danar Susilo Wijayanto, S.T., M.Eng selaku Dosen Pembimbing I, yang

selalu memberikan pengarahan dan bimbingan dengan penuh kesabaran.

6. Budi Harjanto, S.T., M.Eng. selaku Dosen Pembimbing II, yang memberikan

motivasi dan bimbingan dengan penuh kesabaran.

7. Maruto Adhi P., S.T. Laboratorium Material, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas

Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta yang telah membantu dalam

pengujian spesimen penelitian ini.

8. Teman-teman seperjuangan PTM’08 terima kasih atas kerjasama dan

bantuannya.

9. Semua pihak yang penulis tidak bisa sebutkan satu persatu.


commit to user

xi

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, Oktober 2012

Penulis


commit to user

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 ..................................................................................... xiv

DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xv

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ................................................................................ 1

B. Identifikasi Masalah ........................................................................ 3

C. Pembatasan Masalah ....................................................................... 3

D. Rumusan Masalah ........................................................................... 4

E. Tujuan ........................................................................................... 4

F. Manfaat ........................................................................................... 4

BAB II KAJIAN TEORI

A. Kajian Pustaka dan Penelitian yang Relevan .................................. 6

B. Kerangka Berfikir ............................................................................ 27

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian ......................................................... 29

1. Tempat Penelitian...................................................................... 29

2. Waktu Penelitian ....................................................................... 29

B. Rancangan Penelitian ...................................................................... 29


commit to user

xiii

C. Alat dan Bahan Penelitian ............................................................... 30

D. Pengumpulan Data .......................................................................... 36

E. Prosedur Penelitian .......................................................................... 39

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Penelitian ............................................................................... 44

B. Pembahasan ..................................................................................... 65

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan ...................................................................................... 68

B. Implikasi .......................................................................................... 68

C. Saran ................................................................................................ 69

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 70

LAMPIRAN .............................................................................................. 72


commit to user

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1 Penelitian Kandungan Kimia Serbuk Dry cell Bekas ........................ 14

3.1. Jadwal Penelitian .................................................................................. 29

3.2. Jumlah (gr) Penambahan Serbuk Dry Cell Bekas ................................ 40

3.3. Jumlah Al-Si (gr) ................................................................................. 41

4.1. Perhitungan Porositas Cetakan Pasir Basah ......................................... 45

4.2. Perhitungan Porositas Cetakan Pasir Kering........................................ 46

4.3 Perhitungan Porositas Cetakan Logam ................................................. 46

4.4 Hasil Pengujian Porositas ...................................................................... 47


commit to user

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1. Dry Cel ................................................................................................. 13

2.2. Cacat Porositas Gas .............................................................................. 22

2.3. Cacat Porositas Shrinkage .................................................................... 23

2.4. Struktur Mikro Spesimen Aluminium Daur Ulang dengan Cetakan Logam,

dengan Perbesaran 200x ...................................................................... 25

2.5. Struktur Mikro Spesimen Aluminium Daur Ulang dengan Cetakan Pasir,

dengan Perbesaran 200x ...................................................................... 25

2.6. Kerangka Berpikir ................................................................................ 28

3.1. Dapur Kowi .......................................................................................... 30

3.2 .Kipas Angin ......................................................................................... 31

3.3. Ladle ..................................................................................................... 31

3.4. Termometer Digital .............................................................................. 32

3.5. Temperature Probe .............................................................................. 32

3.6. Timbangan Digital ............................................................................... 33

3.7. Spectrometer Metal Scane.................................................................... 34

3.8. Canon EOS 60D ................................................................................... 34

3.9. Mesin Bubut ......................................................................................... 35

3.10. Piston Bekas ....................................................................................... 35

3.11. Dry Cel ............................................................................................... 36

3.12. Penimbangan Spesimen di Udara....................................................... 37

3.13. Penimbangan Spesimen di Air ........................................................... 38

3.14. Diagram Alir Penelitian ..................................................................... 40

3.15. Spesimen Uji ...................................................................................... 43

4.1. Proses Penimbangan Spesimen di Udara ............................................. 45

4.2. Proses Penimbangan Spesimen di Air ................................................. 45

4.3. Hubungan Penambahan Sebrbuk Dry Cell terhadap Porositas ............ 47


commit to user

xvi

4.4. Foto Makro Spesimen pada Cetakan Pasir Basah dan Penambahan Serbuk

Dry Cell 0% ......................................................................................... 48


Dry Cell 0,30% .................................................................................... 49


Dry Cell 0,50% .................................................................................... 51


Dry Cell 0,70% .................................................................................... 52

4.8. Foto Makro Spesimen pada Cetakan Pasir Kering dan Penambahan Serbuk

Dry Cell 0% ......................................................................................... 53


Dry Cell 0,30% .................................................................................... 55


Dry Cell 0,50% .................................................................................... 56


Dry Cell 0,70% .................................................................................... 58

4.12. Foto Makro Spesimen pada Cetakan Logam dan Penambahan Serbuk Dry

Cell 0% ................................................................................................. 59


Cell 0,30% ............................................................................................ 61


Cell 0,50% ............................................................................................ 62


Cell 0,70% ............................................................................................ 64


commit to user

1

BAB 1

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Logam merupakan salah satu materi alam yang memiliki peranan penting

dalam mendukung berbagai sektor kehidupan manusia. Untuk itu banyak hal yang

harus diketahui dan dipahami karena ternyata logam sangat kompleks dan

bervariasi dari jenis hingga sifat dan karakteristiknya. Bahan logam dapat

dikelompokkan dalam dua kelompok yaitu logam besi (ferro) dan logam bukan

besi (non ferro). Logam ferro yaitu suatu logam paduan yang terdiri dari

campuran unsur karbon dengan besi, misalnya besi tuang, besi tempa dan baja.

Logam non ferro yaitu logam yang tidak mengandung unsur besi (Fe) misalnya

tembaga, aluminium, timah dan lainnya. Bahan bukan logam antara lain asbes,

karet, plastik dan lainnya.

Penggunaan logam ferro seperti besi dan baja masih mendominasi dalam

perencanaan-perencanaan mesin maupun dalam bidang konstruksi. Begitu pula

pada penggunaan logam non ferro yang terus meningkat dari tahun ke tahun yaitu

logam aluminium (Smith, 1995 :400). Hal ini terlihat dari urutan pengunaan

logam paduan aluminium yang menempati urutan kedua setelah pengunaan logam

besi atau baja, dan diurutan pertama untuk logam non ferro (Smith,1995).

Sekarang ini kebutuhan Indonesia pada aluminium per tahun mencapai 200.000

hingga 300.000 ton dengan harga US$ 3.305 per ton (Noorsy, 2007).

Sejak tahun 1980 kebutuhan aluminium pada komponen otomotif seperti

piston, blok mesin, kepala silinder dan katup terus meningkat sampai sekarang.

Khususnya di Indonesia limbah piston per tahun mencapai 6.765,5 ton. Untuk

mengurangi konsumsi aluminium tersebut perlu dilakukan daur ulang limbah

aluminium. Apabila bisa didaur ulang akan menghemat material aluminium baru

dan memberi masukan bagi pengembangan bidang ilmu teknologi material.

Remelting merupakan salah satu metode pengecoran daur ulang dengan

melebur kembali material logam yang telah ada. Keuntungan remelting ini di

antaranya harganya yang relatif murah dan dapat dilakukan oleh industri

1


commit to user

2

meskipun hanya skala home industry. Kendala yang sering terjadi dalam proses

remelting adalah kecacatan (porositas). Kecacatan yang sering terjadi adalah

cacat porositas gas maupun cacat porositas shrinkage yang disebabkan karena

adanya pembentukan gas ketika logam cair dituang dan adanya hidrogen yang

ikut terlarut. Porositas disebabkan pula oleh cairan logam yang kotor oleh terak

(slag).

Proses pengecoran merupakan proses pencairan logam yang selanjutnya

dituang ke dalam cetakan dan kemudian dibiarkan membeku, sehingga terbentuk

suatu benda yang sesuai dengan bentuk model atau pola cetakan. Penggunaan

jenis cetakan yang tepat dapat meningkatkan hasil produksi baik dari segi kualitas

maupun kuantitas. Jenis cetakan yang sering digunakan dalam industri pengecoran

antara lain cetakan pasir dan cetakan logam.

Jenis cetakan pasir yaitu jenis cetakan dengan menggunakan pasir

sebagai bahan cetakan. Proses pengecoran dengan menggunakan cetakan pasir ini

sendiri tidak lain adalah menuangkan logam cair kedalam rongga dari cetakan

pasir. Cetakan ini dibuat dengan jalan memadatkan pasir yang berupa pasir alam

atau pasir buatan yang mengandung tanah lempung. Cetakan logam (permanent)

adalah jenis cetakan dengan menggunakan logam sebagai bahan cetakan. Logam

yang digunakan sebagai bahan cetakan adalah besi cor paduan.

Inklusi merupakan problem serius dalam memproduksi hasil coran (Neff,

2002). Inklusi yang dimaksud adalah gas hidrogen yang dapat larut pada

Aluminium cair yang dapat menyebabkan porositas pada pengecoran. Dari hasil

pengamatan sebuah home industry pengecoran aluminium di Karanganyar, Jawa

Tengah dijumpai penggunaan serbuk dry cell bekas sebanyak 150 gram pada 70

kilogram logam aluminium cair hasil remelting. Penambahan serbuk dry cell

bekas berdampak pada kebersihan cairan logam aluminium dari terak (slag)

sehingga produk coran yang dihasilkan lebih bersih dan terlihat halus. Telah ada

penelitian-penelitian logam yang dilakukan untuk mengetahui pengaruh

penambahan dry cell sebagai degasser. Namun belum diketahui manfaat secara

fisis maupun mekanis dampak penambahan dry cell tersebut pada proses

remelting aluminium dari barang bekas.


commit to user

3

Berdasarkan beberapa permasalahan di atas, maka penulis mengadakan

penelitian yang berjudul “PENGARUH VARIASI JENIS CETAKAN DAN

PENAMBAHAN SERBUK DRY CELL BEKAS TERHADAP POROSITAS

HASIL REMELTING Al-9%Si BERBASIS PISTON BEKAS”.

B. Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah di atas, identifikasi masalah dalam

penelitian ini antara lain:

1. Penggunaan material logam aluminium yang mengalami peningkatan,

sehingga diperlukan solusi untuk mengurangi penggunaan material logam

tersebut.

2. Remelting merupakan salah satu solusi untuk mengurangi penggunaan

material logam aluminium yang mempunyai kendala yaitu terjadinya

kecacatan porositas.

3. Setiap jenis cetakan mempunyai karakteristik yang berbeda-beda yang

berpengaruh pada kecacatan pada hasil coran.

4. Penambahan serbuk dry cell bekas berdampak pada kebersihan cairan logam

aluminium dari terak (slag) sehingga produk coran yang dihasilkan lebih

bersih dan terlihat halus. Belum diketahui pengaruh penambahan serbuk dry

cell terhadap cacat porositas hasil remelting aluminium silikon berbasis piston

bekas.

C. Pembatasan Masalah

Agar pembahasan tidak terlalu luas dan menyimpang dari permasalahan,

maka ada beberapa pembatasan masalah dalam penelitian masalah ini, yaitu:

1. Serbuk dry cell yang dipakai adalah jenis dry cell tipe R 20 S.

2. Bahan remelting aluminium adalah dari limbah piston sepeda motor.

3. Sifat fisis yang dianalisis adalah cacat porositas.

4. Cetakan yang digunakan adalah cetakan pasir basah, cetakan pasir kering dan

cetakan logam.


commit to user

4

D. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah, identifikasi masalah, dan

pembatasan masalah di atas dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut:

1. Bagaimanakah pengaruh variasi jenis cetakan dan penambahan serbuk dry cell

bekas terhadap porositas hasil remelting Al-Si berbasis piston bekas?

2. Adakah jenis cetakan dan penambahan serbuk dry cell bekas yang optimal

terhadap porositas hasil remelting Al-Si berbasis piston bekas?

E. Tujuan

Tujuan penelitian ini antara lain:

1. Mengetahui pengaruh jenis cetakan dan penambahan serbuk dry cell bekas

terhadap porositas hasil remelting Al-Si berbasis limbah piston bekas.

2. Mengetahui jenis cetakan dan penambahan serbuk dry cell bekas yang optimal

terhadap porositas hasil remelting Al-Si berbasis limbah piston bekas.

F. Manfaat

Adapun manfaat penelitian ini antara lain:

1. Manfaat Teoritis

Manfaat teoritis dari penelitian ini yaitu:

a. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi bagi

pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dalam bidang pengecoran

dalam rangka memperbaiki kualitas produk-produk pengecoran.

b. Sebagai inovasi dalam pengembangan metode pengecoran dengan metode

remelting.

c. Penelitian ini dapat digunakan sebagai referensi bagi penelitian berikutnya.


commit to user

5

2. Manfaat Praktis

Manfaat praktis dalam penelitian ini yaitu:

a. Memberikan ilmu pengetahuan tentang dampak variasi jenis cetakan

terhadap terhadap porositas hasil remelting Al-Si dengan bahan piston

bekas.

b. Memberikan informasi tentang pengaruh penambahan dry cell bekas

terhadap porositas hasil remelting Al-Si dengan bahan piston bekas.


commit to user

6

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

A. Kajian Teori dan Penelitian yang Relevan

1. Kajian Teori

a. Pengecoran

1) Pengertian Pengecoran

Pengecoran adalah suatu proses pembuatan benda kerja dari logam

dengan jalan mencairkan logam tersebut pada temperatur tertentu,

kemudian dituangkan ke dalam cetakan dan dibiarkan mendingin dan

membeku.

Ada empat faktor yang merupakan ciri-ciri pengecoran:

a) Adanya aliran logam cair ke dalam rongga cetak.

b) Terjadinya perpindahan panas selama pembekuan dan

pendinginan dari logam dalam rongga cetak.

c) Adanya pengaruh material cetakan.

d) Pembekuan logam dari kondisi cair.

2) Alur Pengecoran

Secara garis besar, proses pengecoran logam memiliki langkah-

langkah sebagai berikut:

a) Proses Peleburan Logam dalam Dapur Peleburan

Proses peleburan logam adalah proses memasak bahan logam ke

dalam dapur peleburan hingga mencair. Dalam pelaksanaannya

memerlukan kalor yang sangat tinggi untuk mencairkan logam

tersebut. Titik lebur masing-masing logam juga berbeda-beda.

Macam-macam dapur peleburan logam secara umun yaitu:

(1) Dapur Kowi

(2) Dapur Siemens Martin

(3) Dapur Bessemer

(4) Dapur Kupola

6


commit to user

7

Dalam pemilihan dapur perlu mempertimbangkan jenis bahan

logam yang dicairkan, bahan bakar yang dipakai, dan kapasitas

yang dibutuhkan.

b) Proses Pembuatan Model/Pola

Pola adalah benda tiruan benda kerja yang akan dicetak, dengan

memberikan toleransi ukuran untuk pengerutan, memberi

kelebihan ukuran untuk proses penyesuaian (allowance for

machining), dan memudahkan pelaksanaan pengecoran serta

sudut kemiringan untuk memudahkan menarik model dari rangka

bawah( draft), maupun rangka atas (cup).

Pola memiliki peranan yang sangat penting dalam pembuatan

benda coran, karena pola sangat mempengaruhi hasil coran yang

inginkan. Salah satunya adalah pola mempengaruhi berhasil

tidaknya kita dalam membuat cetakan. Pembuatan pola

merupakan langkah awal dalam membuat produk yang sesuai

dengan spesifikasi yang telah ditentukan sebelumnya.

Pembuatan pola biasanya menghabiskan waktu yang cukup lama

dibandingkan dengan proses-proses lainnya dalam pengecoran.

Dalam pembuatan pola memerlukan ketelitian dan kecematan.

Ketelitian dan kecermatan tersebut merupakan kunci utama yang

menentukan kualitas dan spesifikasi produk yang akan dihasilkan.

Oleh karena itu, pembuatan pola tidak boleh dikerjakan dengan

tergesa-gesa dan kasar.

Bahan-bahan yang sering digunakan dalam proses pembuatan

pola sangat beragam antara lain kayu, resin sintesis dan logam.

Pada pengecoran khusus sering menggunakan plaster atau sering

disebut dengan paraffin.

c) Proses pembuatan cetakan

Bahan untuk pembuatan cetakan adalah pasir yang mengandung

kadar lempung tertentu, air, tepung tapioka, dan bentonik.

Beberapa pasir cetak mengandung tanah liat sebagai pengikat,


commit to user

8

sedangkan yang lain mengandung pengikat khusus. Cetakan pasir

dibuat dengan tangan dapat pula dengan mesin pencetak.

Pemilihan jenis cetakan dan proses pembuatannya mempunyai

beberapa faktor yang perlu diperhatikan, di antaranya:

(1) Biaya peralatan dan bahannya.

(2) Biaya kerja akhir cetakan agar siap pakai.

(3) Ketepatan ukuran dan dimensi coran.

(4) Pengendalian cetakan (polusi dan daur ulang bahan).

(5) Biaya akhir coran, pemotongan, pengelasan, perlakuan panas

dan pemesinan.

(6) Hasil guna dari cetakan.

(7) Luas lokasi bengkel pengecoran.

Secara garis besar cetakan pasir tersebut dapat dibedakan menjadi

dua jenis, yaitu:

(1) Cetakan jenis basah dengan cara sand casting sistem press.

(2) Cetakan kering terdiri dari cetakan sistem tempel (tapel;

Jawa) dan Sand casting.

d) Proses Penuangan

Penuangan adalah proses memasukkan cairan logam kedalam

rongga cetak yang terdapat pada cetakan. Proses ini merupakan

puncak dari pembuatan tuangan walaupun berlangsung dalam

waktu yang sangat pendek. Dalam proses ini logam cair yang

dikeluarkan dari tanur akan diterima oleh ladel pembawa dan

kemudian dituangkan kedalam cetakan dengan nggunakan kowi

(gayung) penuang. Kowi penuang biasanya berbentuk kerucut

atau silinder. Ladel pembawa dan kowi penuang tersebut terbuat

dari plat baja dan bagian dalamnya dilapisi dengan batu tahan api.

e) Pembongkaran dan Pembersihan Coran

Setelah proses penuangan selesai dan logam mengalami

pembekuan dalam waktu yang cukup di dalam cetakan

selanjutnya kotak-kotak cetakan dikosongkan atau dibongkar dan


commit to user

9

benda-benda coran dibersihkan dari pasir, serta tukang cetak

menyingkirkan saluran tuang dan penambah dengan martil atau

untuk benda coran yang besar digunakan alat potong mesin.

Benda-benda tuang dibawa ke tempat-tempat pembersihan untuk

menyingkirkan bram-bram yang melekat pada benda hasil coran.

f) Pemeriksaan Hasil Coran

Pemeriksaan hasil coran dilakukan untuk memelihara kualitas dari

coran, untuk menekan biaya dengan mengetahui terlebih dahulu

produk yang cacat. Menurut Surdia (2000: 195-202), Pemeriksaan

coran yang biasa dilakukan adalah pemeriksaan rupa yang

bertujuan untuk meneliti: ketidakteraturan, inklusi retak, retakan

dan sebagainya yang terdapat pada permukaan. Pemeriksaan cacat

dalam yang bertujuan untuk meneliti adanya cacat seperti rongga

udara, rongga penyusutan, inklusi, retakan dan sebagainya dalam

hasil coran dengan jalan tanpa merusak atau mematahkan yaitu

dengan (sinar radiografi, kekuatan supersonik, dan magnit).

Pemeriksaan bahan yang bertujuan untuk memeriksa ketidak

teraturan bahan yang diteliti dengan cara pengujian yang telah

ditetapkan. Pemeriksaan merusak yang dilakukan dengan cara

mematahkan atau memotong produk hasil coran untuk

memastikan kualitas produk.

b. Cetakan

Cetakan adalah suatu alat yang digunakan sebagai tempat cairan

logam yang akan dibentuk oleh model. Pembuatan cetakan dalam proses

pengecoran merupakan hal yang sangat penting dan harus sesuai dengan

modelnya masing-masing.

Proses pembuatan cetakan dapat dilakukan dengan menggunakan

tangan sampai mesin yang paling modern. Pembuatan cetakan dengan

menggunakan tangan dilakukan apabila produksinya dalam jumlah yang

kecil, sedangkan untuk bentuk coran yang sulit dan dalam jumlah yang

besar dapat dilakukan dengan menggunakan mesin. Pasir cetak harus lebih


commit to user

10

halus, karena untuk mendapatkan permukaan yang rata. Pasir cetak tidak

perlu tahan panas yang tinggi karena suhu pengecoran untuk paduan

aluminium rendah. Untuk memperkuat cetakan atau mempermudah operasi

pembuatan cetakan, pasir dicampur dengan pengikat khusus yaitu tanah liat,

air-kaca, semen, resin fenol, resin furan atau minyak pengering. Untuk

menghindari terjadinya oksidasi pada cairan paduan aluminium pada waktu

penuangan, kadar air dalam cetakan harus serendah mungkin.

Dalam pembuatan cetakan diperlukan pola yang digunakan untuk

pembuatan cetakan benda coran, pola ini dibuat dengan menyerupai benda

yang diinginkan, pola dibuat dari kayu, karena dengan kayu memudahkan

pembuatan pola dan ongkos pembuatan yang murah. Kadang-kadang pola

dibuat dari logam seperti magnesium, aluminium, maupun besi atau baja.

Pola logam digunakan agar dapat menjaga ketelitian ukuran benda cor,

terutama dalam masa produksi, sehingga unsur pola bisa lebih lama dan

produktifitas lebih tinggi.

Menurut Suhardi (1987: 35), untuk jenis cetakan ditinjau dari

bahan cetakan yang dipakai dibagi menjadi dua yaitu cetakan pasir dan

cetakan logam.

1) Cetakan Pasir

Pengecoran dengan cetakan pasir adalah proses pengecoran dengan

menggunakan pasir sebagai bahan yang digunakan untuk membuat

cetakan. Proses pengecoran ini merupakan suatu proses yang paling

dikenal dan dipakai. Proses ini sendiri tidak lain adalah menuangkan

logam cair kerongga dari cetakan pasir, sehingga diperlukan bahan

cetakan yang mampu menahan temperatur yang lebih tinggi dari

temperatur logam yang dituangkan. Cetakan ini dibuat dengan jalan

memadatkan pasir yang berupa pasir alam atau pasir buatan yang

mengandung tanah lempung.

Cetakan pasir merupakan cetakan yang paling banyak digunakan,

karena memiliki beberapa keunggulan antara lain:


commit to user

11

a) Dapat mencetak logam dengan titik lebur yang tinggi, seperti

baja, nikel dan titanium

b) Dapat mencetak benda cor dari ukuran kecil sampai dengan

ukuran besar

c) Dapat mencetak benda cor dengan bentuk yang sangat rumit.

Klasifikasi cetakan pasir yaitu:

a) Cetakan pasir basah

Cetakan pasir basah adalah yang paling murah karena berikatan

dengan tanah liat. Tanah liat adalah Aluminium silika yang

terdehidrasi dengan sebuah struktur berlapis. Bahan ini cukup

kuat, namun akan menjadi getas dalam kondisi kering. Bahan ini

mudah dibentuk jika ditambah air. Air terserap pada lapis-lapis

pasir sehingga memungkinkan terjadinya gerakan realtif.

Proses pembuatan cetakan pasir basah adalah dengan mencampur

pasir dengan tanah liat dalam presentase yang diperlukan, namun

kualitas yang superior biasanya dicapai ketika tanah liat

berkualitas ditambahkan pada pasir kuarsa murni. Dengan 2%

sampai dengan 3% air dan melalui pencampuran didapatkan

campuran pasir yang sudah siap diubah dan dicetak. Kata “basah”

dalam cetakan pasir basah berati pasir cetak itu masih cukup

mengandung air atau lembab ketika logam cair dituangkan ke

cetakan itu.

Keunggulan cetakan pasir basah adalah mempunyai karakteristik

yang mudah dibentuk dan proses pembuatannya lebih cepat.

Kelemahan cetakan pasir basah adalah uap lembab dalam pasir

dapat menyebabkan kerusakan pada beberapa coran, tergantung

pada logam dan geometri coran.

b) Cetakan pasir kering

Cetakan pasir kering, dibuat dengan menggunakan bahan

pengikat tanah liat, kemudian cetakan dikeringkan dalam sebuah

oven atau dengan bantuan panas lain sehingga cetakan benar-


commit to user

12

benar kering. Pengeringan cetakan dalam oven dapat memperkuat

cetakan dan mengeraskan permukaan rongga cetakan.

Cetakan pasir kering menghasilkan benda-benda coran yang

sangat bersih dan sedikit gas yang dihasilkan. Hal ini merupakan

suatu metode yang lebih aman, terutama pada pengecoran dengan

suhu yang lebih tinggi.

2) Cetakan Permanen atau Cetakan Logam

Pengecoran dalam cetakan logam dilaksanakan dengan menuangkan

logam cair ke dalam cetakan logam seperti pada cetakan pasir (Tata

Surdia dan Kenji Chijiiwa, 1976: 248). Proses penuangannya, logam

cair mengalir melalui pintu cetakan, dimana tidak menggunakan

tekanan kecuali tekanan yang berasal dari tinggi cairan logam dalam

cetakan. Pada umumnya logam cair dituangkan dengan penuh gaya

berat walaupun kadang-kadang diperlukan tekanan pada logam cair

selama atau setelah penuangan.

Bahan cetakan terutama dipakai besi cor, namun paduan baja paling

banyak digunakan. Cara ini dapat membuat coran yang mempunyai

ketelitian dan kualitas yang tinggi. Akan tetapi, biaya pembuatan

cetakan adalah tinggi sehingga apabila umur cetakan itu dibuat

panjang, baru produksi yang ekonomis mungkin dilaksanakan.

Di dalam cetakan logam perlu memberikan bahan pelapis permukaan

cetakan agar memudahkan proses pembebasan cetakan dan

mengurangi keausan cetakan serta menurunkan kecepatan coran

sehingga terhindar dari cacat-cacat. Bahan pelapis yang digunakan

untuk melapisi permukaan cetakan logam adalah bahan anorganik

yang bersifat tahan api, seperti tanah lempung atau grafit.

Cetakan logam merupakan cetakan yang dapat memberikan hasil

coran dengan ketelitian ukuran coran yang sangat baik kalau

dibanding pengecoran dengan cetakan pasir dan memiliki permukaan

coran yang halus, menghasilkan struktur yang rapat serta sifat mekanis

dan sifat tahan tekanan yang sangat baik.


commit to user

13

Secara metalurgi pengaruh pendinginan cetakan logam menghasilkan

logam coran dengan butir-butir yang halus, sehingga memberikan

kekuatan maksimum. Hal ini karena semakin cepat pendinginannya

maka semakin halus butir kristal dendrite, sehingga semakin kuat baik

kekerasan maupun kekuatan tariknya. Kekurangan dari cetakan logam

adalah tidak sesuai dengan jumlah produksi yang kecil karena biaya

produksi yang mahal, sukar untuk membuat coran yang berbentuk

rumit, pembutan cetakan logam sukar dan mahal, ukuran benda kerja

terbatas, serta tidak dapat dipakai untuk pengecoran baja.

c. Dry cell (Baterai Kering)

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.

Baterai adalah perangkat yang mampu menghasilkan tegangan DC,

yaitu dengan cara mengubah energi kimia yang terkandung di dalamnya

menjadi energi listrik melalui reaksi elektro kimia, Redoks (Reduksi–

Oksidasi). Baterai terdiri dari beberapa sel listrik, sel listrik tersebut menjadi

penyimpan energi listrik dalam bentuk energi kimia. Komposisi yag

terkandung dalam baterai kering dapat dilihat pada gambar 2.1 berikut ini:

Gambar 2.1. Dry Cell


commit to user

14

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.

Tabel 2.1 berikut ini menunjukan hasil penelitian kandungan pada

serbuk dry cell .

Tabel 2.1. Penelitian Kandungan Kimia Serbuk Dry cell Bekas (Agita

Wirasmara, 2006)

Hasil Penelitian Kandungan Serbuk Dry cell Bekas

No. Kandungan Jumlah

1 NH4Cl 5,95 % berat

2 NH3 0,25 % berat

3 MnO2 7,86 % berat

4 MnO2O3 62,28 % berat

5 Zn 0,18 % berat

6 C 2,76 % berat

7 ZnCl2 15,6 % berat

8 H2O 4,85 % berat

d. Aluminium (Al)

1) Sejarah Aluminium

Aluminium ditemukan oleh Sir Humphrey Davy dalam tahun 1809

sebagai suatu unsur, dan pertama kali direduksi sebagai logam oleh

H.C. Oersted. tahun 1825. Secara industri tahun 1886, paul Herbult di

Perancis dan C.M. Holl di Amerika Serikat secara terpisah telah

memperoleh logam Aluminium dari alumina dengan cara elektrolisis

dari garamnya yang terfusi. Sampai sekarang proses Heroult masih

dipakai untuk memproduksi aluminium. Penggunaan aluminium

sebagai logam setiap tahunnya adalah pada urutan yang kedua setelah

besi dan baja, yang tertinggi di antara logam non ferro. Produksi


commit to user

15

aluminium tahunan di dunia mencapai 15 juta ton per tahun pada

tahun 1981.

Aluminium merupakan logam ringan mempunyai ketahanan korosi

yang baik dan hantaran listrik yang baik . Untuk meningkatkan

kekuatan mekanik aluminiun digunakan dan fisisnya, aluminium

sering digunakan dalam bentuk paduan seperti dengan menambahkan

Cu, Mg, Si, Mn, Zn, dan Ni. Secara satu persatu atau bersama-sama,

memberikan juga sifat-sifat baik lainnya seperti ketahanan korosi,

ketahanan aus, koefisien pemuaian rendah dan sebagainya. Material

ini dipergunakan di dalam bidang yang luas bukan saja untuk

peralatan rumah tangga tapi juga dipakai untuk keperluan material

pesawat terbang, mobil, kapal laut, dan konstruksi.

2) Paduan Aluminium

Aluminium banyak digunakan secara luas sebagai bahan industri, juga

dalam industri pengecoran logam. Aluminium merupakan logam non

ferro yang memiliki ketahanan korosi yang baik serta sebagai

penghantar panas dan listrik yang baik pula. Dalam bidang teknik

aluminium memiliki kelemahan yaitu kekerasan, batas cair dan

regangannya rendah, sehingga menyebabkan aluminium murni tidak

dapat dipakai sebagai bahan konstruksi. Pembuatan aluminium paduan

merupakan salah satu solusi untuk mengurangi kelemahan tersebut.

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, silisium, magnesium, mangan,

nikel, dan sebagainya yang dapat mengubah sifat paduan aluminium.

Macam–macam unsur paduan aluminium dapat diklasifikasikan

sebagai berikut :


commit to user

16

a) 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% sampai dengan 0,4%Mn dan 0,5 % Mg. Paduan

yang diberi perlakuan pelarutan (solution heat treatment),

quenching, dan aging dinamakan silumin γ, dan yang hanya

mendapat perlakuan aging saja dinamakan silumin β. Paduan Al-Si

yang memerlukan perlakuan panas ditambah dengan Mg , Cu dan

Ni untuk memberikan kekerasan pada saat panas. (Tata Surdia dan

Saito Shinroku, 1992).

b) Paduan Al-Cu dan Al-Cu-Mg

Paduan Al-Cu dan Al-Cu-Mg ditemukan oleh A. Wilm dalam

usaha mengembangkan paduan aluminium yang kuat yang

dinamakan duralumin. Paduan Al-Cu-Mg adalah paduan yang

mengandung 4% Cu dan 0,5% Mg serta dapat mengeras dengan

sangat 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 Surdia dan Saito Shinroku, 1992).

c) Paduan Al-Mn

Mangan (Mn) adalah unsur yang memperkuat aluminium 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


commit to user

17

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 (Tata Surdia dan Saito Shinroku,

1992).

d) Paduan Al-Mg

Paduan dengan 2% sampai dengan 3 % Mg dapat mudah ditempa

dan dirol. 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 Surdia dan Saito Shinroku, 1992).

e) 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

Surdia dan Saito Shinroku, 1992).

f) 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


commit to user

18

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 Al7075. Paduan ini mempunyai

kekuatan tertinggi diantara paduan Pengggunaan paduan ini paling

besar adalah untuk bahan konstruksi pesawat udara, disamping itu

juga digunakan dalam bidang konstruksi (Tata Surdia dan Saito

Shinroku, 1992).

Adapun pengaruh unsur-unsur yang terkandung dalam paduan

aluminium di antaranya:

a) Unsur Si (silikon)

Unsur Si pada paduan aluminium dapat meningkatkan kekerasan

dan mereduksi cacat cracking (retak).

b) Unsur Mn (mangan)

Unsur Mn pada paduan aluminium dapat mereduksi unsur cacat

shrinkage dan meningkatkan hasil coran tanpa cacat.

c) Unsur Fe (besi)

Unsur Fe pada paduan aluminium dapat meningkatkan kekuatan,

machinability, dan mengurangi cacat cracking (retak) serta

menambah kekuatan terhadap beban kejut.

d) Unsur Cu (tembaga)

Unsur Cu pada paduan aluminium dapat menambah ketahanan

korosi dan menurunkan castability.

e) Unsur Mg (magnesium)

Unsur Mg pada paduan aluminium dapat menambah ketahanan

terhadap korosi, mengurangi cacat cracking (retak) serta

menambah kekuatan.

f) Unsur Zn (seng)

Unsur Zn pada paduan aluminium dapat meningkatkan fluiditas

logam.


commit to user

19

g) Unsur C (karbon)

Unsur C pada paduan aluminium berperan meninkatkan sifat

mekanik pada logam yang hampir dua kali lipat dari keadaan

murni.

h) Unsur S (sulfur)

Unsur S pada paduan aluminium bermanfaat sebagai perlindungan

terhadap korosi.

i) Unsur Pb (Timbal)

Unsur Pb pada paduan aluminium sebagai unsur paduan untuk

meningkatkan machinability.

(Davis, 1988: 744).

3) Peleburan Al

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 rendah akan

cepat terjadi pembekuan sehingga rongga cetakan tidak dapat terisi

penuh. Hal tersebut mengakibatkan produk yang gagal (reject

product).

Aluminium cair ketika memiliki temperatur yang tinggi menghasilkan

hidrogen. Menurut reaksinya: 2Al + 3HO2 2AlO3 + 3H. 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 diperiksa suhunya untuk

mencegah semakin meningkatnya cacat pada produk cor.

Temperatur tuang sangat perlu untuk diperhatikan. Pada beberapa

jenis logam, Temperatur tuang ini sangat berpengaruh signifikan


commit to user

20

terhadap kualitas hasil coran. Seperti halnya Aluminium bila suhu

tuang sekitar 700°C sampai dengan 800°C maka logam cair tersebut

akan mengalami proses oksidasi sehingga slag yang dihasilkan lebih

banyak. Dalam hal ini akan merugikan pihak yang melakukan proses

pengecoran karena slag ini merupakan kotoran logam yang tidak

terpakai.

4) Pembekuan Al

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 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. Pada 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.

Ketika cairan logam 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 di bawah 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).


commit to user

21

e. 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.

Remelting merupakan salah satu metode pengecoran daur ulang dengan

melebur kembali material logam yang telah ada. Keuntungan dari remelting

ini diantaranya harganya yang relatif murah dan dapat dilakukan oleh industri

meskipun hanya skala home industry. Reject materials juga lebih efisien

memanfaatkan bahan aluminium yang telah ada. Hasilnya tidak sebagus

pengecoran dengan bahan murni 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.

Peleburan aluminium paduan dengan metode remelting dapat

dilakukan di dalam dapur kowi karena aluminium mempunyai titik lebur yang

tidak terlalu tinggi. Untuk menghemat waktu peleburan dan mengurangi

kehilangan karena oksidasi, maka perlu dilakukan pemotongan logam

menjadi potongan kecil yang diberi panas mula.

f. Porositas

Porositas merupakan cacat produk cor yang dapat menurunkan

kualitas hasil coran. Salah satu penyebab terjadinya porositas pada penuangan

Aluminium adalah perbedaan suhu yang sangat tinggi antara cetakan dengan

logam cair yang dituang. Proses pembekuan diawali pada bagian logam cair

yang lebih dahulu mengenai dinding cetakan. Hal ini diakibatkan oleh suhu

dinding cetakan yang sangat rendah dibandingkan dengan suhu logam cair.

Pembekuan yang cepat dan proses pendinginan yang tidak merata

mengakibatkan sejumlah gas terperangkap, sehingga terbentuk pori. Porositas

oleh gas dalam benda cetak paduan aluminium silikon akan memberikan

pengaruh yang buruk pada kesempurnaan dan kekuatan dari benda tuang

tersebut.


commit to user

22

Cacat ini dapat dihindari dengan penuangan logam yang cukup

temperaturnya, mengontrol jumlah gas yang dihasilkan oleh material

(pengurangan unsur Si dan P akan sangat membantu), dan pemberian

degasser. Cacat porositas yang terjadi pada pengecoran logam yaitu:

1) Cacat Porositas Gas

Davis (1988) menyatakan, “Cacat porositas gas disebabkan karena

adanya pembentukan gas ketika logam cair dituangkan. Cacat

porositas gas berbentuk bulat akibat tekanan gas ini pada proses

pembekuan” (hlm. 457). Ukuran cacat porositas gas sebesar ± 2 mm

sampai 3 mm, lebih kecil bila dibandingkan dengan cacat porositas

shrinkage. Bentuk cacat gas seperti yang terlihat pada gambar 2.2

berikut:

Gambar 2.2. Cacat Porositas Gas

2) Cacat Porositas Shrinkage

Cacat porositas shrinkage mempunyai bentuk yang tidak bulat

(irregular) seperti yang ditunjukan pada gambar 2.3. Ukurannya lebih

besar jika dibandingkan dengan cacat porositas gas. 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.


commit to user

23

0,5 mm

Gambar 2.3. Cacat Porositas Shrinkage

g. 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.

Material untuk piston merupakan material dengan spesifikasi khusus dan

biasanya digunakan bijih aluminium untuk membuat paduannya.

Piston bekerja tanpa henti selama mesin hidup. Komponen ini

menerima temperatur dan tekanan tinggi sehingga mutlak harus memiliki

daya tahan tinggi. Oleh karena itu, pabrikan kini lebih memilih paduan

auminium silikon (Al-Si). Paduan ini diyakini mampu meradiasikan panas

yang lebih efisien dibanding material lainnya, karena paduan ini memiliki

daya tahan terhadap korosi dan abrasi, koefisien pemuaian yang rendah, dan

juga mempunyai kekuatan yang tinggi.

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 di

bawah standar volume yang harus dipenuhi maka piston akan mudah aus

karena pelumasannya kurang. Piston yang mengalami kerusakan pada

akhirnya tidak dapat bekerja sesuai fungsinya sehinnga akan menjadi limbah.


commit to user

24

Untuk mengurangi penggunaan logam aluminium maka limbah piston bekas

tersebut dapat dimanfaatkan dengan cara mendaur ulang (remelting).

2. Penelitian yang Relevan

Adapun beberapa penelitian yang relevan dan dijadikan referensi

pada penelitian ini antara lain:

a. Penelitian deskriptif analisis Masyrukan (2010) yang menganalisis sifat

fisis dan mekanis aluminium (Al) paduan daur ulang dengan

menggunakan cetakan logam dan cetakan pasir. Bahan yang digunakan

adalah daur ulang aluminium bekas dan pengujian yang dilakukan adalah

kekerasan, struktur mikro dan komposisi kimia. Pada penelitian tersebut

menyatakan bahwa dari pengamatan struktur mikro pada kedua spesimen

uji, terbentuk beberapa fasa yang dapat diamati, yang antara lain: fasa Al

(berwarna terang), fasa AlSi (kelabu terang) dan fasa CuAl2 (berwarna

kelabu gelap kecoklatan). Terlihat pada aluminium paduan yang dicetak

dengan cetakan logam distribusi fasa AlSi dan CuAl2 lebih merata,

dengan struktur butiran lebih halus (kecil) dan jarak antar butiran yang

rapat. Dengan distribusi dan struktur butiran demikian maka akan dapat

meningkatkan nilai kekerasan dari coran yang dihasilkan. Penelitian ini

menyimpulkan bahwa metode pengecoran dengan menggunakan cetakan

logam menghasilkan distribusi fasa yang lebih merata bila dibandingkan

dengan menggunakan cetakan pasir. Hasil pengujian struktur mikro dapat

dilihat pada gambar 2.4 dan 2.5 di bawah ini:


commit to user

25

14 µm

Al-Si

Gambar 2.4. Struktur Mikro Spesimen Aluminium daur Ulang dengan

Cetakan Logam, dengan Perbesaran 200x

14 µm

Gambar 2.5. Struktur Mikro Spesimen Aluminium Daur Ulang dengan

Cetakan Pasir, dengan Perbesaran 200x

b. Pada penelitian yang dilakukan oleh 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 menciptakan

produk cor tanpa cacat. Serbuk baterai cenderung berperan sebagai

fluxing berupa higroscopic flux yang lembab, hal tersebut dikarenakan di


commit to user

26

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.

c. Hasil penelitian yang dilakukan oleh Wahyudin (1997) yang meneliti

sifat kuat tarik paduan Al-Cu-Si dengan cetakan permanen (logam) dan

cetakan pasir. Paduan aluminium yang digunakan mengandung 5%Si

sampai dengan 10% Si, 0,5 sampai dengan 1% Zn, 3% Cu dan 0,4% Mg.

pengujian yang dilakukan adalah pengujian tarik. Pada penelitian ini

menyatakan bahwa dengan cetakan logam baik melalui proses aging atau

tanpa aging menghasilkan sifat yang lebih baik dari cetakan pasir.

Fenomena ini sangat erat hubungannya dengan perbedaan butir dendrit,

makin cepat pendinginan cetakan logam makin halus kristal dendrit dan

makin kuat. Untuk mengetahui pengaruh jenis cetakan (cetakan logam

dan cetakan pasir), semua spesimen dibuat melalui proses pengecoran

selain dengan cetakan logam juga dengan cetakan pasir. Spesimen dibagi

menjadi dua bagian yaitu untuk proses aging dan sebagai as-cast (non

aging). Perlakuan selanjutnya seluruh spesimen dilakukan pengujian kuat

tarik dan metalografi.

d. Penelitian yang dilakukan oleh Ferencz Peti dan Lucian Grama (2011)

yang meneliti kemungkinan penyebab terjadinya cacat porositas pada

proses die casting. Ada dua cacat prositas yang diteliti dalam penelitian

ini yaitu cacat porositas gas dan cacat porositas shrinkage. Faktor

penyebab cacat porositas dikelompokan pada beberapa kategori

diantaranya parameter penuangan, volume logam, permukaan cetakan,

konstruksi cetakan dan suhu tuang logam. Untuk mengetahui cacat

porositas adalah dengan memotong spesimen dan menggosoknya sampai

mengkilat, kemudian diberi sinar-X. Cara menganalisisnya menggunakan

mikroskop dengan tomografi komputer. Cacat porositas dapat dicegah


commit to user

27

dengan cara yang simple yaitu dengan melakukan proses yang baik dan

setup sejak awal untuk tetap di bawah kontrol dengan menjamin stabilitas

proses. Kestabilan proses dapat dijamin dengan memonitor dan menjaga

di bawah kontrol proses parameter.

Hubungan beberapa penelitian di atas dengan penelitian ini adalah

penggunaan cetakan pasir dan cetakan permanen yang mempunyai pengaruh

terhadap sifat fisis dan mekanik paduan Aluminium daur ulang. Hasil

penelitian penambahan serbuk dry cell belum menunjukkan perbandingan

yang signifikan dan 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%;

0,50% dan 0,70% berat Aluminium. Cacat porositas dapat menurunkan

kualitas hasil coran yang disebabkan oleh beberapa faktor, sehingga juga

perlu untuk diteliti.

B. Kerangka Berpikir

Berdasarkan uraian pada kajian pustaka maka dapat ditentukan kerangka

berpikir sebagai berikut:

Aluminium merupakan jenis logam yang jumlahnya terbesar nomor dua

di dunia. Aluminium termasuk unreinforces resources maka perlu dilakukan

penghematan. Remelting adalah mengolah kembali logam bekas yang merupakan

satu dari terobosan penghematan bahan aluminium dengan konsekuensi hasil

coran yang dihasilkan memiliki kualitas yang baik dan minim terjadi cacat

porositas. Sebagai alternatifnya di home industry memakai serbuk dry cell bekas

sebagai bahan degasser. Dalam dry cell terdapat unsur Mn yang dikenal sebagai

oksidator kuat yang mereduksi unsur lain. Selain itu terdapat unsur C yang

mempengaruhi kekerasan logam, namun masih banyak unsur lain yang terdapat di

dry cell yang dimungkinkan mempengaruhi hasil remelting selain keuntungan di

atas karena secara fisik bahan bekas lebih kotor karena unsur ikutan. Proses

pengecoran merupakan proses penuangan logam yang sudah dicairkan ke dalam

cetakan. Penggunaan jenis cetakan yang tepat dapat meningkatkan hasil produksi


commit to user

28

baik dari segi kualitas maupun kuantitas. Jenis cetakan yang sering digunakan

dalam industri pengecoran antara lain cetakan pasir dan cetakan logam. Suhu

penuangan yang ideal, persentase degasser alternatif yang tepat, dan keadaan

cetakan akan sangat berpengaruh terhadap hasil remelting dari limbah piston

bekas dalam penelitian ini.

Ada dua variabel pokok yang dipakai dalam penelitian ini yaitu variabel

bebas dan variabel terikat. Variabel bebas dalam penelitian ini adalah variasi

penambahan serbuk dry cell dan jenis cetakan. Variabel terikatnya adalah sifat

fisis hasil remelting piston bekas, meliputi cacat porositas. Untuk lebih jelasnya

hubungan antar variabel bebas dan variabel terikat dapat dilihat pada gambar 2.6

di bawah ini:

X

X

X

X

Y

1

11

12

13

X

X

X

X2

21

22

23

Gambar 2.6. Kerangka Berfikir

Keterangan :

X1 = variasi jenis cetakan (variabel bebas 1)

X11 = jenis cetakan pasir basah

X12 = jenis cetakan pasir kering

X13 = jenis cetakan logam

X2 = variasi penambahan serbuk dry cell (variabel bebas 2)

X21 = penambahan serbuk dry cell sebanyak 0,30% berat



Y = cacat porositas (variabel terikat)


commit to user

29

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Tempat Dan Waktu Penelitian

1. Tempat Penelitian

Penelitian dilaksanakan di:

a. Pembuatan spesimen uji di Laboratorium Pendidikan Teknik Mesin JPTK

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

b. Pengujian persentase berat dan porositas spesimen uji di Laboratorium

Material, Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas

Maret Surakarta.

c. Pengujian komposisi bahan di Laboratorium Logam Ceper, Politeknik

Manufaktur Ceper.

2. Waktu Penelitian

Pelaksanaan penelitian ini dilaksanakan dari bulan April 2012 sampai

dengan bulan 0ktober 2012. Jadwal pelaksanaan penelitian seperti yang terlihat

pada Tabel 3.1 berikut ini:

Table 3.1. Jadwal Penelitian

No. Kegiatan Penelitian Tanggal Penelitian

1 Pengajuan Judul 11 April 2012

2 Pembuatan Proposal 21 April 2012 sampai 27 Juli 2012

3 Seminar Proposal 2 Agustus 2012

4 Revisi Proposal 3 Agustus 2012 sampai 16 Agustus 2012

5 Perijinan 27 Agustus 2012 sampai 6 September 2012

6 Penelitian 17 Agustus 2012 sampai 20 September 2012

7 Analisis Data 22 September 2012 sampai 7 Oktober 2012

8 Penulisan Laporan 8 Oktober 2012 sampai 23 Oktober 2012

B. Rancangan Penelitian

Rancangan penelitian ini adalah penelitian eksperimen yang dilakukan di

laboratorium dengan perlengkapan disesuaikan dengan kebutuhan penelitian.

Menurut Sudjana “Desain eksperimen adalah langkah-langkah lengkap yang perlu

diambil jauh sebelum eksperimen dilakukan supaya data yang semestinya

29


commit to user

30

diperlukan dapat diperoleh, sehingga akan membawa kepada analisa obyektif dan

kesimpulan yang berlaku untuk persoalan-persoalan yang sedang dibahas” (1991):

1). Penelitian ini menggunakan desain eksperimen faktorial, diamana eksperimen

yang semua taraf sebuah faktor tertentu dikombinasikan dalam eksperimen itu.

Pada penelitian ini ada dua variable bebas, maka yang digunakan yaitu X1 dan X2.

Faktor pertama (X1) adalah variasi jenis cetakan yang terdiri dari cetakan

pasir basah, cetakan pasir kering, dan cetakan logam. Faktor yang kedua (X2)

merupakan variasi penambahan serbuk dry cell bekas yaitu 0,30%; 0,50%; dan

0,70% berat. Pada masing-masing perlakuan dilakukan tiga kali replikasi (r = 3).

Replikasi dilakukan pada kesembilan sampel yang diujicobakan, maka secara

umum jumlah data pengukuran dapat ditentukan dari hubungan r x 3 x 3 = 27

data.

C. Alat dan Bahan Penelitian

1. Alat Penelitian

Dalam penelitian ini alat yang digunakan adalah :

a. Dapur Peleburan Al

Dapur ini menggunakan dapur sistem kowi, yaitu dapur yang terbuka

dengan bahan bakar yang tidak tertutup. Kowi terbuat dari bahan baja yang

dilas. Bahan bakar dapur ini menggunakan arang kayu. Dapur peleburan

dapat dilihat pada Gambar 3.1 di bawah ini:

Gambar 3.1. Dapur Kowi


commit to user

31

b. Kipas Angin

Kipas angin seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.2 berikut berfungsi

untuk meniupkan udara bertekanan untuk membantu pada proses

pembakaran. Pada proses peleburan dengan bahan bakar padat (kokas atau

arang kayu) diperlukan udara yang bertekanan untuk asupan gas oksigen

pada proses pembakarannya sehingga panas pada dapur peleburan dapat

merata.

Gambar 3.2. kipas Angin

c. Ladle

Ladle adalah alat bantu untuk mengambil logam cair dari tungku dan

menuangkan cairan logam ke dalam cetakan. Bahan untuk membuatnya

dari stainless steel atau baja. Alat tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.3

di bawah ini:

Gambar 3.3. Ladle


commit to user

32

d. Termometer Digital

Termometer digital seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.4 di bawah

digunakan untuk mengetahui suhu aluminium cair pada proses peleburan.

Termometer digital yang digunakan adalah termometer digital dengan dual

input KRISBOW tipe KW06-283. Termometer digital ini mampu

mengukur suhu -500C sampai dengan 1300

0C.

Gambar 3.4. Termometer Digital

e. Temperature Probe

Temperature probe adalah kabel untuk mendeteksi suhu aluminium cair

yang dihubungkan dengan termometer digital. Alat ini merupakan bagian

dari termometer digital sebagai kabel input. Temperature probe yang

digunakan adalah KRISBOW tipe KW06-298 dengan kemampuan deteksi

suhu antara 00C sampai dengan 800

0C. Gambar temperature probe pada

penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 3.5 berikut:

Gambar 3.5. Temperature Probe


commit to user

33

f. Cetakan

Pada penelitian ini cetakan yang diguanakan adalah cetakan pasir basah,

cetakan pasir kering dan cetakan logam.

g. Timbangan Digital

Timbangan digital yang digunakan pada penelitian ini adalah timbangan

digital dengan ketelitian 0,001 gr dan beban maksimal penimbangan

500gr. Timbangan ini digunakan untuk meninmbang serbuk dry cell dan

menimbang spesimen dalam pengujian porositas,Gambar timbangan dapat

dilihat pada Gambar 3.6 di bawah ini:

Gambar 3.6. Timbangan Digital

h. Spectrometer Metal Scane

Spektrometer Metal Scan merupakan alat untuk mengetahui komposisi

unsur-unsur penyusun bahan. Unsur yang dapat terdeteksi base aluminium,

yaitu Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Cr, Ni, Zn, Sn, Ti, Pb, Be, Ca, Sr, V, Zr. Dengan

menggunakan alat ini dapat diketahui kadar silikon pada hasil remelting

Al-Si piston bekas yang hasilnya nanti digunakan untuk menentukan

densitas teoritisnya. Alat Spektrometer Metal Scan dapat dilihat pada

Gambar 3.7 berikut:


commit to user

34

Gambar 3.7. Timbangan Digital

i. Kamera

Kamera yang digunakan pada penelitian ini adalah Canon EOS 60D

seperti pada Gambar 3.8 dibawah ini. Kamera digunakan untuk

pengambilan foto makro permukaan spesimen Al-Si hasil remelting. Hasil

foto makro permukaan tersebut digunakan untuk mendukung dalam

menganalisis porositas.

Gambar 3.8. Canon EOS 60D

j. Arang

Arang kayu merupakan bahan bakar yang digunakan pada proses

peleburan piston bekas dalam dapur peleburan.

k. Mesin Bubut

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


commit to user

35

spidel sebesar 700 rpm dan pahat jenis baja HSS untuk menghaluskan

permukaan atas dan bawah spesimen yang nantinya akan di foto makro.

Mesin bubut yang digunakan dilihat pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9. Mesin Bubut Konvensional

2. Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

a. 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 seperti pada

Gambar 3.10.

Gambar 3.10. Piston Bekas

b. Dry cell

Dry cell yang digunakan dalam penelitian ini yaitu menggunakan dry cell

bekas tipe R 20 seperti pada Gambar 3.11 di bawah ini:


commit to user

36

Gambar 3.11. Dry Cell

D. Pengumpulan Data

1. Identifikasi Variabel

Ada beberapa variabel dalam penelitian ini 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). Jenis variabel bebas dalam penelitian

ini adalah:

1) Variasi jenis cetakan (cetakan pasir basah, cetakan pasir kering dan

cetakan logam)

2) Variasi penamabahan serbuk dry cell 0,30%; 0, 50% dan 0,30%.

b. Variabel Terikat

Variabel terikat merupakan variabel yang dipengaruhi atau yang

menjadi akibat karena adanya variabel bebas. Dalam penelitian ini variabel

terikatnya adalah cacat porositas Al-Si berbasis piston bekas.

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:


commit to user

37

1) Serbuk batu baterai bekas yang digunakan adalah baterai jenis dry cell tipe

R 20 S.

2) Bahan yang dicairkan adalah dari Al Si limbah piston sepeda motor.

3) Spesimen uji berupa balok dengan ukuran 30 mm x 30 mm x 10 mm.

4) Pasir yang digunakan untuk membuat cetakan adalah pasir kali.

5) Dapur yang dipakai adalah dapur kowi dari bahan baja.

6) Cairan logam diaduk sebelum dituangkan.

2. Pengumpulan Data

a. Hasil Studi Porositas

Pengujian porositas spesimen dilakukan dengan melakukan

pengujian densitas terlebih dahulu. Densitas adalah perbandingan massa

terhadap volume. Pengujiannya dilakukan dengan teori Archimedes, yaitu

menimbang spesimen diudara dan dimasukkan ke dalam fluida. Pada

penimbangan di dalam air berat akan berkurang sebesar berat fluida yang

dipindahkan. Proses penimbangan spesimen dapat dilihat pada gambar 3.12

dan gambar 3.13 berikut:

Gambar 3.12. Penimbangan Spesimen di Udara

Tutup timbangan

Spesimen

Timbangan digital


commit to user

38

Gambar 3.13. Penimbangan Spesimen di Dalam Air

Setiap spesimen ditimbang dua kali yaitu di udara dan di dalam air.

Hasil penimbangan spesimen digunakan untuk menghitung densitas dari

masing-masing spesimen dengan menggunakan perhitungan sebagai berikut:

Keterangan:

ρm = densitas mesasurement (gr/m3)

W udara = berat spesimen di udara (gr)

W air = berat spesimen di air (gr)

Setelah densitas dari setiap spesimen diketahui, porositas specimen

dapat dihitung dengan perhitungan sebagai berikut:

Keterangan:

P = Porositas


ρth = densitas teoritis (gr/m3)

Tali benang

Tutup timbangan

Timbangan digital

Spesimen

Tabung berisi fluida


commit to user

39

Dari perhitungan porositas tersebut dapat diketahui bahwa semakin

besar persentase porositas maka menunjukan semakin banyak porositas yang

terjadi pada spesimen, sehingga diperoleh data porositas maksimum dan

minimum.

b. Hasil Studi Foto Makro

Setelah pengujian porositas selesai setiap spesimen difoto makro.

Sebelum diambil fot makronya, permukaan specimen di bubut terlebih dahulu

sehingga porsitas mudah diamati. Pengambilan foto makro menggunakan

kamera Canon EOS 60D dengan cara foto diambil pada jarak 15 cm dari

permukaan datar benda kerja ke lensa kamera. Dari foto makro diperoleh

gambar permukaan spesimen yang mengalami porositas. Foto makro ini

merupakan pengamatan visual yang berfungsi untuk mendukung analisis

porositas hasil remelting Al-Si piston bekas.

E. Prosedur Penelitian

Prosedur dalam penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.14 sebagai

berikut:


commit to user

40

Penuangan

Analisis data

Pengujian

Spesimen

Remelting

Piston bekasSerbuk bekas sebanyak 0,30%; 0,50; dan 0,70% berat

dry cell Piston Bekas

Cetakan LogamCetakan Pasir KeringCetakan Pasir Basah

Kesimpulan dan saran

Selesai

Mulai

Gambar 3.14. Diagram Alir Penelitian

1. Persiapan Bahan

a. Serbuk Dry Cell

Persiapan yang dilakukan adalah menimbang serbuk dry cell disesuaikan

dengan berat Al. Secara matematis penambahan serbuk serbuk dry cell

dapat dilihat pada Tabel 3.2 di bawah ini:

Table 3.2. Jumlah (gr) Penambahan Serbuk Dry Cell Bekas

Persentase Penambahan Dry

Cell

Jumlah Berat Dry Cell (gr)

0% x 800 gr Al 0

0,30% x 800 gr Al 2,4

0,50% x 800 gr Al 4,0

0,70% x 800 gr Al 5,6

Berat Total = 12


commit to user

41

b. Piston Bekas

Al yang digunakan dalam proses remelting adalah Al piston bekas sepeda

motor. Piston bekas ini digunakan sebagai bahan baku. Piston bekas

tersebut dibersihkan dari kotoran-kotoran dengan cara dicuci dengan

bensin dan dikeringkan. Berat total Al yang dibutuhkan dapat dilihat pada

Tabel 3.3 di bawah ini:

Table 3.3. Jumlah Al-Si (gr)

Persentase Penambahan Dry

Cell

Jumlah Berat Al (gr)

0% 800

0,30% 800

0,50% 800

0,70% 800

Berat Total Al = 3200

2. Remelting

Proses remelting adalah kegiatan melebur kembali bahan yang pernah

dilebur, dalam hal ini piston bekas sebagai bahannya. Langkah-langkah proses

remelting adalah:

a. Piston bekas yang telah ditimbang dimasukkan ke dalam kowi.

b. Memasukkan bahan bakar. Dalam penelitian ini menggunakan bahan

bakar padat yaitu sejenis arang kayu. Api dinyalakan dan bagian atas kowi

ditutup agar panas yang dihasilkan oleh pembakaran arang kayu dapat

dipakai secara optimal untuk memanaskan logam aluminium.

c. Piston bekas dilebur ± ½ jam dan bersamaan dengan proses tersebut kipas

angin dinyalakan. Jika bahan bakar berangsur-angsur habis maka segera

ditambahkan bahan bakar untuk menghindari penurunan temperatur

pembakaran. Temperatur diperiksa dengan bantuan termometer digital.

Hal ini dilakukan agar aluminium yang dilebur benar-benar melebur sesuai

pada titik didihnya.

d. Saat akan menuju temperatur yang dikehendaki, aluminium dibersihkan

dari kotoran atau slag.


commit to user

42

e. Saat aluminium dari piston bekas telah mencapai suhu yang dikehendaki

(660°C), dilakukan penambahan serbuk dry cell bekas dengan tiap-tiap

persentase yang sudah ditentukan.

f. Aluminium dibersihkan dari kotoran atau slag.

g. Langkah selanjutnya adalah mematikan kipas angin, sehingga proses

remelting aluminium dari piston bekas telah selesai.

3. Pembuatan Cetakan

a. Cetakan Pasir Basah

Cetakan ini dibuat dengan bahan pasir cetak dengan bahan pengikat tanah

liat sebagai bahan pengikatnya. Cetakan dibuat dengan ukuran seperti pada

ukuran spesimen uji yaitu 30 mm x 30 mm x 10 mm dan diberi toleransi

ukuran perhitungan penyusutan sebesar 1mm.

b. Cetakan Pasir Kering

Cetakan pasir kering proses pembuatannya sama dengan cetakan pasir

basah. Perbedaan antara pasir kering dengan pasir basah adalah pasir

kering sebelum digunakan dikeringkan terlebih dahulu dengan

menggunakan kompor atau bantuan panas matahari. Ukurannya sama

dengan cetakan pasir basah.

c. Cetakan Logam

Cetakan logam dibuat dengan bahan plat besi dengan ketebalan 6 sampai

dengan 8 mm. Proses pembuatan cetakan logam ini dengan menggunakan

las untuk membentuknya.

4. Penuangan Al-Si yang telah Dilebur

Proses penuangan coran dilakukan pada cetakan pasir basah, pasir kering

dan cetakan logam yang telah disesuiakan dengan ukuran spesimen uji. Sistem

yang dipakai adalah sistem open riser (lubang tuang terbuka).

5. Spesimen Uji

Spesimen berbentuk balok, dengan ukuran 30 mm x 30 mm x 10 mm

seperti yang terlihat pada gambar 3.4. Hal tersebut dilakukan agar mempermudah

dalam proses pengujian dan memperoleh hasil spesimen yang baik.


commit to user

43

Gambar 3.14. Spesimen Uji

6. Analisis Data

Metode penileitian yang digunakan dalam pemelitian ini adalah metode

eksperimen dengan analisis data deskriptif analitis. Data-data untuk menghitung

porositas diperoleh melalui penimbangan spesimen , perhitungan porositas dan

pengambilan foto makro tiap spesimen. Data-data yang terkumpul dalam proses

penelitian, kemudian dianalisis dengan cara melukiskan, membandingkan dan

merangkum pengamatan dari penelitian yang dilakukan, sehingga diperoleh data

porositas maksimal dan porositas minimal.


commit to user

44

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Dari pengujian yang telah dilakukan, diperoleh data pengaruh jenis

cetakan dan penambahan serbuk dry cell terhadap porositas hasil remelting Al-Si

berbasis piston bekas. Penelitian di bidang pengecoran ini menggunakan jenis

cetakan pasir basah, cetakan pasir kering dan cetakan logan serta memvariasikan

penambahan serbuk dry cell sebesar 0,30%; 0,50% dan 0,70%. Pada penambahan

serbuk dry cell sebesar 0% digunakan sebagai pembanding dalam menganalisis

data porositas. Hasil penelitian dan pembahasan yang akan diuraikan meliputi:

analisis hasil studi porositas dan analisis studi foto makro.

A. Hasil Penelitian

Hasil penelitian dan pembahasan yang akan diuraikan meliputi: hasil

perhitungan porositas dan foto makro.

1. Hasil Studi Porositas

Perhitungan porositas dilakukan untuk mengetahui seberapa besar

porositas yang terjadi pada spesimen remelting Al-Si piston bekas. Porositas

dapat dihitung dengan menggunakan perhitungan sebagai berikut:

ρm = x ρ air

P = (1 - ) x 100%

Keterangan:


ρth = densitas teoritis ( Al-9% Si =2,650 gr/m3)

(ASM International. Aluminum-Silicon Casting Alloys, 2004)

W udara = berat spesimen di udara (gr)

W air = berat spesimen di air (gr)

P = Porositas

44


commit to user

45

Penimbangan spesimen menggunakan timbangan digital dengan

ketelitian 0,001 gr. Proses penimbangan dilakukan dua kali yaitu di udara dan

di air. Proses penimbangan spesimen dapat dilihat pada Gambar 4.1 dan 4.2

berikut:

Gambar 4.1. Proses Penimbangan Spesimen di Udara

Gambar 4.2. Proses Penimbangan Spesimen di Air

Hasil pengujian porositas terlihat pada Tabel 4.1, Tabel 4.2 dan Tabel 4.3.

Tabel 4.1. Perhitungan Porositas Cetakan Pasir Basah


commit to user

46

Tabel 4.2. Perhitungan Porositas Cetakan Pasir Kering

Tabel 4.3. Perhitungan Porositas Cetakan Logam

Keterangan: R = Replika

Berdasarkan tabel perhitungan porositas pada cetakan pasir basah,

cetakan pasir kering dan cetakan logam di atas dapat diketahui bahwa ada

perbedaan nilai porositas setiap penambahan serbuk dry cell. Pada

penambahan serbuk dry cell sebesar 0%; 0,30%; 0,50% terjadi peningkatan

nilai porositas, tetapi pada penambahan serbuk dry cell sebesar 0,70% terjadi


commit to user

47

penurunan nilai porositas. Penurunan nilai porositas tersebut merupakan nilai

porositas yang paling rendah di antara variasi penambahan serbuk dry cell.

Nilai porositas tertinggi terjadi pada penambahan serbuk dry cell sebesar

0,50%.

Dari jenis cetakan pasir basah, cetakan pasir kering dan cetakan

logam yang mengalami porositas paling besar adalah cetakan pasir basah,

sedangkan nilai porositas yang paling rendah terjadi pada cetakan logam.

Untuk lebih jelasnya kenaikan dan penurunan nilai porositas dapat dilihat

pada Tabel 4.4 dan Gambar 4.3 berikut:

Tabel 4.4. Hasil Perhitungan Porositas

No. Penambahan Serbuk Dry

Cell

Cetakan Pasir

Basah

Cetakan Pasir

Kering

Cetakan

Logam

1 0% P=0,7044% P=0,4151% P=0,3521%

2 0,30% P=1,7233% P=1,1447% P=0,7421%

3 0,50% P=3,1447% P=1,9509% P=1,0692%

4 0,70% P=0,6667% P=0,3377% P=0,1635%

Gambar 4.3. Hubungan Penambahan Serbuk Dry cell terhadap Porositas

2. Hasil Foto Makro

Pembahasan pengaruh jenis cetakan dan penambahan serbuk dry cell

tidak hanya menggunakan perhitungan seperti di atas, tetapi juga

menggunakan foto makro de. Berikut ini hasil foto makro dari setiap

spesimen dengan variasi masing-masing:

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0% 0,30% 0,50% 0,70%

Cetakan Pasir Basah

Cetakan Pasir Kering

Cetakan Logam

Poro

sita

s(%

)

Penambahan Serbuk Dry Cell


commit to user

48

a. Hasil Foto Makro Jenis Cetakan Pasir Basah

1) Penambahan Serbuk Dry Cell 0%

Replika 1, P = 0,6415%

Replika 2, P = 0,6415%

Replika 3, P = 0,8301%

Gambar 4.4. Foto Makro Spesimen pada Cetakan Pasir Basah dan

Penambahan Serbuk Dry Cell 0%

Berdasarkan pengamatan foto makro pada Gambar 4.4 dapat

dideskripsikan bahwa porositas terjadi pada permukaan spesimen

replika 1, replika 2 dan replika 3. Pada spesimen replika 1 dan 2

mempunyai nilai porositas yang mendekati sama yaitu sebesar

porositas gas

porositas gas

porositas gas porositas gas

porositas gas porositas gas


commit to user

49

0,6415%. Bentuk porositas yang terjadi mempunyai panampang

porositas yang lebih besar daripada prositas pada spesimen replika 3.

Pada spesimen replika 3 dengan nilai porositas sebesar 0,8301%

mempunyai bentuk porositas kecil-kecil, tetapi dengan jumlah yang

banyak dibandingkan dengan spesimen replika 1 dan 2. Porositas rata-

rata pada variasi ini adalah 0,7044%.

2) Penambahan Serbuk Dry cell 0,30%

Replika 1, P = 1,7358%

Replika 2, P = 1,7736%

Replika 3, P =1,6604%


Penambahan Serbuk Dry Cell 0,30%

porositas gas

porositas gas

porositas gas

porositas shrinkage

porositas gas


commit to user

50

Berdasarkan pengamatan pada Gambar 4.5 di atas porositas yang

terjadi di spesimen pada cetakan pasir basah dengan penambahan

serbuk dry cell sebanyak 0,30% menunjukkan peningkatan porositas

dari spesimen pada cetakan pasir basah dengan 0% penambahan

serbuk dry cell. Nilai prositas replika 1 sebesar 1,7358%, replika 2

sebesar 1,7736%, dan replika 3 sebesar 1,6604%. Dari perhitungan

porositas tersebut porositas rata-ratanya adalah 1,7233%. Permukaan

spesimen mempunyai porositas yang menyerupai titik-titik hitam yang

posisinya berkelompok .


commit to user

51

3) Penambahan Serbuk Dry Cell 0,50%

Replika 1, P = 3,0566%

Replika 2, P = 3,4717%

Replika 3, P = 2,9057%



Pada hasil foto makro seperti pada Gambar 4.6 di atas, spesimen pada

cetakan pasir basah dan penambahan serbuk dry cell sebanyak 0.50%

menunjukkan porositas dengan jumlah porositas yang paling tinggi.

Porositas yang terjadi mempunyai penampang yang lebih besar

daripada penampang pada spesimen sebelumnya. Nilai porositas yaitu

porositas gas

porositas gas

porositas gas

porositas gas

porositas gas

porositas shrinkage


commit to user

52

replika 1 sebesar 3,056%, replika 2 sebesar 3,4717% dan replika 3

sebesar 2,9057%. Untuk porositas rata-ratanya adalah 3,1447%. Nilai

ini merupakan nilai porositas yang paling tinggi.


Replika 1, P = 1,1321%

Replika 2, P = 0,2642%

Replika 3, P =0,6038%.



Berdasarkan pengamatan foto makro spesimen pada cetakan pasir

basah dengan penambahan serbuk dry cell sebanyak 0,70% seperti

porositas gas


commit to user

53

yang terlihat pada Gambar 4.7 di atas, spesimen replika 1, replika 2

dan replika 3 menunjukkan penurunan jumlah porositas. Porositas

tersebut merupakan porositas gas menyerupai titik hitam dengan jarak

yang cukup renggang. Porositas untuk masing-masing replika yaitu

replika 1 sebesar 1,1321%, replika 2 sebesar 0,2642%, dan replika 3

sebesar 0,6038%.

b. Hasil Foto Makro Jenis Cetakan Pasir Kering


Replika 1, P= 0,5660%

Replika 2, P = 0,1887%

Replika 3, P = 0,4905%

Gambar 4.8. Foto Makro Spesimen pada Cetakan Pasir Kering dan


porositas gas

porositas gas

porositas gas


commit to user

54

Berdasarkan pengamatan Gambar 4.8 di atas foto makro pada cetakan

pasir kering dengan penambahan serbuk dry cell sebanyak 0% dapat

dilihat porositas yang terjadi pada pemukaan spesimen menyerupai

titik-titik hitam dengan posisi yang berkelompok. Bentuk permukaan

pada spesimen ini lebih halus daripada permukaan spesimen dengan

cetakan pasir basah. Pada spesimen replika 2 mempunyai penampang

yang berbeda dengan replika 1 dan 3. Jumlah porositasnya lebih

sedikit. Porositasnya yaitu replika 1 sebesar 0,5660%, replika 2

sebesar 0,1887% dan replika 3 sebesar 0,4905%. Porositas rata-rata

sebesar 0,4151%.


commit to user

55


Replika 1, P = 1,1321%

Replika 2, P = 1, 0566%

Replika 3, P = 1,2453%



Pada Gambar 4.9 menunjukkan foto makro spesimen pada cetakan

pasir kering dengan penambahan serbuk dry cell sebanyak 0,30%.

Dari pengamatan gambar tersebut titik-titik hitam yang dilingkari

merupakan porositas, posisinya agak berjauhan antara satu sama lain.


commit to user

56

Nilai porositas masing-masing spesimen yaitu replika 1 sebesar

1.1321%, replika 1,0566 dan replika 3 sebesar 1,2453%. Berdasarkan

perhitungan porositas tersebut prositas rata-ratanya adalah 1,1447%.


Replika 1, P = 1,7358%

Replika 2, P = 2,7547%

Replika 3, P =1,9623%




commit to user

57

Berdasarkan pengamatan foto makro spesimen pada cetakan pasir

kering dengan penambahan serbuk dry cell sebanyak 0,50% seperti

yang terlihat pada Gambar 4.10 di atas, porositas (pada gambar yang

dilingkari) mengalami peningkatan jumlahnya dengan bentuk porositas

yang lebih besar dan jelas. Permukaan spesimen lebih kasar daripada

permukaan pada spesimen sebelumnya. Porositas untuk masing –

masimg replika yaitu replika 1 sebesar 1,7358%, replika 2 sebesar

2,7547% dan replika 3 sebesar 1,9623%. Porositas rata-rata sebesar

1,9509%.


commit to user

58


Replika 1, P = 0,2641%

Replika 2, 0,4528%

Replika 3, 0,4151%



Berdasarkan hasil foto makro spesimen pada cetakan pasir kering

dengan penambahan serbuk dry cell sebanyak 0,70 % seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 4.11 menunjukkan bahwa terjadi penurunan


commit to user

59

porositas. Porositas hampir tidak terlihat. Nilai porositas replika 1

sebesar 0,2641%, replka 2 sebesar 0,45285 dan replika 3 sebesar

0,4151% serta porositas rata-ratanya sebesar 0,3377%.

c. Hasil Foto Makro Jenis Cetakan Logam


Replika 1, P = 0,3396%

Replika 2, P = 0,2641%

Replika 3, P = 0,4528%

Gambar 4.12. Foto Makro Spesimen pada Cetakan Logam dan


porositas gas


commit to user

60

Berdasarkan pengamatan foto makro spesimen pada cetakan logam

dengan penambahan serbuk dry cell sebanyak 0% seperti yang terlihat

pada Gambar 4.12 di atas, permukaan spesimen terlihat lebih halus.

Porositas hampir tidak kelihatan karena porositas yang terjadi

berbentuk sangat kecil-kecil dan merata. Besar porositas untuk

spesimen replika 1 sebesar 0,3396%, replika 2 sebesar 0,2641% dan

replika 3 sebesar 0,4258%. Porositas rata-ratanya sebesar 0,3521%.


commit to user

61


Replika 1, P = 0,6415%

Replika 2, P = 0,8679%

Replika 3, P = 0,7170%



Gambar 4.13 menunjukkan hasil foto makro spesimen pada cetakan

logam dengan penambahan serbuk dry cell sebanyak 0,30%. Dari


commit to user

62

pengamatan foto makro tersebut menunjukkan adanya porositas pada

permukaan spesimen. Porositas yang terjadi berbentuk sangat kecil-

kecil dan merata. Ada beberapa porositas yang terlihat jelas sperti

yang terlihat pada replika 3. Porositas untuk masing-masing replika

yaitu replika 1 sebesar 0,6415%, replika 2 sebesar 0,8679% dan

replika 3 sebesar 0,7170%. Porositas rata-ratanya sebesar 0,7421%.


Replika 1, P = 0,9811%

Replika 2, P =1,1692%

porositas

Replika 3, P = 1,0566%



porositas gas

porositas gas

porositas gas


commit to user

63

Gambar 4.14 menunjukkan foto makro spesimen pada cetakan logam

dengan penambahan serbuk dry cell sebanyak 0,50%. Berdasarkan

pengamatan foto makro tersebut porositas terlihat secara jelas dan

merata pada permukaan spesimen. Akibat porositas yang merata

permukaan spesimen terlihat kasar. Porositas pada variasi ini

merupakan porositas yang tertinggi pada cetakan logam. Nilai

porositasnya yaitu replika 1 sebesar 0,9811%, replika 2 sebesar

1,1698% dan replika 3 sebesar 1,0566%. Berdasarkan data

perhitungan porositas tersebut porositas rata-ratanya sebesar

1,0692%.


commit to user

64


Replika 1, P = 0,3019%

Replika 2, P = 0,1132%

Replika 3, P = 0,0754%



Berdasarkan pengamatan foto makro spesimen pada cetakan logam

dengan penambahan serbuk dry cell sebesar 0,70% seperti yang


commit to user

65

terlihat pada Gambar 4.15 di atas, permukaan spesimen mempunyai

permukaan yang sangat halus dan porositas hampir tidak terlihat. Dari

hasil ini menunjukan bahwa porositas pada spesimen cetakan logam

dengan penambahan serbuk dry cell sebesar 0,70% adalah porositas

yang paling rendah dari semua spesimen pada penelitian ini. Nilai

porositasnya yaitu replika 1 sebesar 0,3019%, replika 2 sebesar

0,1132% dan replika 3 sebesar 0,0754%. Porositas rata-ratanya

sebesar 0,1635%.

B. Pembahasan

Pembahasan yang akan diuraikan pada penelitian ini meliputi: analisis

hasil studi uji komposisi bahan, analisis hasil studi porositas dan analisis studi

foto makro.

1. Pembahasan Hasil Perhitungan Porositas

Hasil perhitungan porositas dapat dilihat pada Tabel 4. 2, Tabel 4.3

dan Tabel 4.4. Berdasarkan hasil perhitungan diperoleh data sebagai berikut:

a. Pada variasi jenis cetakan pasir basah nilai porositas yang paling tinggi

terjadi pada penambahan serbuk dry cell sebanyak 0,50% dengan

porositas rata-rata 3,1447% dan porositas paling rendah terjadi pada

penambahan serbuk dy cell sebanyak 0,70% dengan porositas rata-rata

0,6667%. Porositas mengalami peningkatan mulai dari penambahan

serbuk dry cell 0%, 0,30% dan 0,50%. Pada penambahan serbuk dry cell

sebanyak 0,70% mengalami penurunan porositas.

b. Pada variasi jenis cetakan pasir kering porositas yang paling tinggi terjadi

pada penambahan serbuk dry cell sebanyak 0,50% dengan porositas rata-

rata 1,9509% dan porositas paling rendah terjadi pada penambahan

serbuk dy cell sebanyak 0,70% dengan porositas rata-rata 0,3377%.

Porositas mengalami peningkatan mulai dari penambahan serbuk dry cell

0%, 0,30% dan 0,50%. Pada penambahan serbuk dry cell sebanyak

0,70% mengalami penurunan porositas.


commit to user

66

c. Pada variasi jenis cetakan logam nilai porositas yang paling tinggi terjadi

pada penambahan serbuk dry cell sebanyak 0,50% dengan porositas rata-

rata 1,0692% dan porositas paling rendah terjadi pada penambahan

serbuk dy cell sebanyak 0,70% dengan porositas rata-rata 0,1635%.

Porositas mengalami peningkatan mulai dari penambahan serbuk dry cell

0%, 0,30% dan 0,50%. Pada penambahan serbuk dry cell sebanyak

0,70% mengalami penurunan porositas.

Berdasarkan data di atas penambahan serbuk dry cell sebanyak

0,30% dan 0,50% menyebabkan peningkatan porositas baik pada cetakan

pasir basah, cetakan pasir kering dan cetakan logam. Hal ini disebabkan

karena serbuk dry cell bekas cenderung berperan sebagai fluxing berupa

hygroscopic flux yang lembab dan berfungsi sebagai pengikatan pengotor

menjadi slag. Hygroscopic flux yang lembab menghasilkan penyerapan

hidrogen dalam leburan hasil dekomposisi air. Diketahui bahwa serbuk dry

cell bekas yang digunakan mengandung unsur H2O = 4,85 % (Tabel 2.1).

Adanya penyerapan hidrogen memungkinkan hidrogen tersebut terlarut dalam

logam cair. Hidrogen merupakan gas yang mempegaruhi adanya cacat

porositas dalam aluminium dan paduannya karena kelarutannya lebih besar

dalam keadaan cair daripada dalam keadaan padat.

Pada penambahan serbuk dry cell sebesar 0,70% terjadi penurunan

porositas yang cukup signifikan. Hal ini disebabkan oleh kandungan unsur

Mn yang terkandung dalam serbuk dry cell. Diketahui bahwa di dalam serbuk

dry cell terdapat unsur MnO3O2 = 62,28 % berat dan MnO2 = 7,86 % berat

(Tabel 2.1). Unsur Mn memiliki oksidator kuat yang dapat mereduksi unsur

lain. Unsur Mn merupakan sumber terpenting dalam pembentukan slag.

Seperti penelitian yang dilakukan oleh Elvis (2010), penurunan porositas

pada peneltian ini disebabkan oleh kemampuan Mangan (Mn) untuk

menetralkan penyusutan dan kontraksi panas (deformasi) selama proses

pembekuan. Selama pembekuan terjadi proses pengisian dimana Mn akan

melingkungi butir dendrit dan bersirkulasi ke semua sistem struktur. Bagian

dari struktur yang tidak terisi atau dialiri Mn akan muncul sebagai porositas.


commit to user

67

Kekosongan ini disebabkan oleh Mn yang terbentuk sedikit, sehingga tidak

mampu mengisi semua rongga yang ada. Unsur Mn juga mempunyai sifat

sebagai oksidator kuat yang dapat mereduksi unsur lain pada paduan

aluminium. Salah satunya unsur hirogen yang direduksi menjadi butiran-

butiran gas yang halus dan kecil, sehingga meningkatkan hasil coran tanpa

cacat.

2. Pembahasan Hasil Foto Makro

Berdasarkan pengamatan foto makro semua spesimen, dapat

dibandingkan bahwa di antara cetakan pasir basah, cetakan pasir kering dan

cetakan logam, spesimen pada cetakan logamlah yang menghasilkan

permukaan coran paling halus. Spesimen yang dicetak dengan cetakan logam

juga mempunyai nilai porositas yang lebih kecil daripada cetakan pasir basah

dan kering. Cetakan logam mempunyai karakteristik permukaan cetakan yang

halus dan memiliki kecepatan pendinginan yang lebih cepat dibandingkan

dengan cetakan pasir, sehingga menghasilkan bentuk struktur yang lebih

halus. Seperti penelitian yang dilakukan oleh Masyrukan (2010) tentang

pengaruh cetakan logam dan cetakan pasir terhadap aluminium paduan

menyatakan bahwa cetakan logam menghasilkan distribusi fasa Al-Si yang

lebih merata dengan struktur butiran yang lebih halus dan merata. Pengecoran

dengan menggunakan cetakan pasir menghasilkan distribusi dan fasa Al-Si

yang cenderung lebih besar dan jarak antar butirannya meregang.


commit to user

68

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian tentang pengaruh jenis cetakan dan

penambahan serbuk dry cell bekas terhadap porositas hasil remelting Al-Si

berbasis piston bekas yang telah diuraikan pada BAB IV dengan mengacu pada

perumusan masalah, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut:

1. Berdasarkan pengamatan foto makro pada semua spesimen menunjukkan

bahwa pengecoran cetakan logam yang dapat menghasilkan coran dengan

permukaan halus, sedangkan pengecoran dengan menggunakan cetakan pasir

basah menghasilkan coran dengan permukaan yang paling kasar. Dari

penambahan serbuk dry cell bekas yang menghasilkan coran dengan porositas

terendah adalah 0,70% berat dan yang menghasilkan coran dengan porositas

tertinggi adalah penambahan serbuk dry cell bekas sebanyak 0,50% berat.

2. Penggunaan cetakan dan penambahan serbuk dry cell bekas yang paling

optimal untuk meghasilkan hasil coran dengan porositas terendah adalah

dengan menggunakan cetakan logam dan penambahan serbuk dry cell bekas

sebanyak 0,70% berat.

B. Implikasi

Berdasarkan hasil penelitian yang didukung oleh landasan teori yang

telah dikemukakan, tentang pengaruh jenis cetakan dan penambahan serbuk dry

cell bekas terhadap porositas hasil remelting Al-Si berbasis piston bekas dapat

diterapkan ke dalam beberapa implikasi yang dapat dikemukakan sebagai berikut:

1. Implikasi Teoritis

Di dalam penelitian ini menyelidiki pengaruh jenis cetakan dan

penambahan serbuk dry cell bekas terhadap porositas hasil remelting Al-Si

berbasis piston bekas. Jenis cetakan dan penambahan serbuk dry cell bekas

terbukti mempengaruhi terjadinya porositas pada hasil remelting Al-Si piston

68


commit to user

69

bekas. Hasil penelitian ini dapat dijadikan dasar pengembangan penelitian

selanjutnya, yang relevan dengan masalah yang dibahas dalam penelitian ini.

2. Implikasi Praktis

Penelitian ini dapat digunakan sebagai pendukung dalam dunia

industri pengecoran dengan metode remelting serta memberi masukan dalam

menentukan cetakan dan penambahan serbuk dry cell yang optimal. Dengan

menggunakan jenis cetakan dan penambahan serbuk dry cell yang tepat dapat

meningkatkan produksi baik dari segi kualitas maupun kuantitas.

C. Saran

Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh dan implikasi yang

ditimbulkan, maka dapat disampaikan saran-saran sebagai berikut:

1. Adanya penelitian lanjutan untuk mengetahui sifat mekanik dan fisik lain

misalnya kekerasan, kekasaran dan keausannya, sehingga dapat memberikan

informasi yang lebih lengkap.

2. Adanya penelitian lanjutan dengan menggunakan bahan remelting lainnya

seperti tembaga, perunggu dan logam aluminium paduan lainnya.

3. Serbuk dry cell dapat digunakan sebagai bahan degasser pada poses

pembuatan piston dari bahan piston bekas.

pengaruh variasi jenis cetakan dan penambahan …/pengaruh-variasi-jenis...terhadap porositas hasil...

Documents