pengaruh variasi komposisi sebagai material …lib.unnes.ac.id/30849/1/5201413023.pdf · i pengaruh...

i

PENGARUH VARIASI KOMPOSISI FLY ASH SEBAGAI MATERIAL CETAKAN PADA PENGECORAN ALUMINIUM TERHADAP

CACAT PERMUKAAN, KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO

SKRIPSI

Skripsi ini ditulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Mesin

oleh

Hanika Faris Pradana

5201413023

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2017

iv

PERNYATAAN KEASLIAN

Yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Hanika Faris Pradana

NIM : 5201413023

Program Studi : Pendidikan Teknik Mesin

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini merupakan hasil karya saya sendiri

dan belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu

Perguruan Tinggi dan sepanjang pengetahuan saya dalam skripsi ini tidak terdapat

karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali

yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Semarang, Juli 2017

Yang Menyatakan,


v

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

MOTTO

1. Orang pintar belajar keras untuk melamar pekerjaan. Orang goblok

itu berjuang keras untuk sukses supaya bisa bayar pelamar kerja.

(Bob Sadino)

2. “Bekerjalah untuk urusan duniamu seakan-akan engkau hidup

selama-lamanya dan bekerjalah untuk urusan akhiratmu seakan-

akan engkau mati besok”. (Al-Hadist).

3. “Kesabaran sejati terletak didalam kemampuan memikul dengan

tabah yang tak terpikul”. (Hiroshi Minami).

PERSEMBAHAN

Skripsi ini Saya Persembahkan kepada:

1. Ayahanda HARNUJI dan Ibunda NINIK SUPRIYANI tercinta yang

telah memberikan kasih sayang tanpa pamrih dan doanya kepadaku.

2. Ananda PRADIPTA ARYA WISMAYA tersayang yang telah

memberikan semangat dan mendukungku selama ini.

3. SPECIAL SOMEONE yang telah menemani berjuang dari awal dan

selalu memberikan semangat di setiap hari-hariku.

4. Sahabat-sahabat terbaikku yang selalu ada untukku.

5. Teman-teman seperjuangan rombel 1 Pendidikan Teknik Mesin yang

selalu membantuku dalam penyelesaian skripsi ini.

6. Almamater tercinta Universitas Negeri Semarang.

vi

ABSTRAK

Faris Pradana, Hanika. 2017. Pengaruh Variasi Komposisi Fly Ash sebagai

Material Cetakan pada Pengecoran Aluminium terhadap Cacat Permukaan,

Kekerasan dan Struktur Mikro. Skripsi. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Negeri Semarang. Drs. Sunyoto, M.Si dan Drs. Pramono, M.Pd.

Kata Kunci: Fly Ash, Cacat Permukaan, Pengujian Kekerasan, Struktur Mikro

Penggunaan batu bara sebagai bahan bakar dapat menimbulkan

pencemaran udara di lingkungan sekitar Pembangkit Listrik Tenaga Uap yang

disebabkan oleh fly ash (abu terbang). Fly Ash (FA) merupakan sumber polusi

dari sisa bahan bakar batu bara yang dapat dimanfaatkan sebagai campuran

cetakan pengecoran logam. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui secara empiris

pengaruh komposisi fly ash sebagai material cetakan pada proses pengecoran

aluminium terhadap cacat permukaan, kekerasan dan struktur mikro.

Metode penelitian yang digunakan adalah penelitian eksperimen. Teknik

pengumpulan data yang digunakan adalah metode observasi. Teknik analisis data

yang digunakan yaitu analisis statistik deskriptif.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada variasi komposisi 4 (FA 86%,

Semen 12%, Air 2%) mengalami kegagalan karena cetakan tersebut runtuh saat

proses penuangan benda cor. Pemeriksaan cacat pada masing-masing spesimen

menunjukkan bahwa variasi komposisi 3 (FA 84%, Semen 12%, Air 4%) terdapat

cacat yang lebih sedikit. Hasil uji kekerasan pada komposisi cetakan variasi

komposisi 1 (FA 80%, Semen 12%, Air 8%) memiliki rata-rata nilai kekerasan

99,6 HV, variasi komposisi 2 (FA 82%, Semen 12%, Air 6%) memiliki rata-rata

nilai kekerasan 90,5 HV, variasi komposisi 3 (FA 84%, Semen 12%, Air 4%)

memiliki rata-rata nilai kekerasan 78,5 HV. Sedangkan hasil uji struktur mikro,

pada variasi komposisi 1 (FA 80%, Semen 12%, Air 8%) menunjukkan bahwa

partikel Al berbentuk kasar, teratur serta berwarna putih dan struktur kandungan

silisium yang terlihat lebih jelas dibandingkan spesimen variasi komposisi yang

lainnya.

Saran untuk penelitian selanjutnya, fly ash perlu dikaji ulang penggunaan

komposisi yang tepat supaya dapat digunakan sebagai cetakan pengecoran

aluminium yang menghasilkan produk cor yang baik. Apabila ingin menghasilkan

produk cor aluminium yang memiliki nilai kekerasan tinggi, maka sebaiknya

penggunaan kadar air harus di atas 7%.

vii

PRAKATA

Alhamdulillah, puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah swt, sebagai

ungkapan syukur bahagia yang telah memberikan taufik serta hidayah-Nya

sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan karya ini.

Skripsi dengan judul “Pengaruh Variasi Komposisi Fly Ash sebagai

Material Cetakan pada Pengecoran Aluminium terhadap Cacat Permukaan,

Kekerasan dan Struktur Mikro” akhirnya dapat penulis selesaikan. Skripsi ini

merupakan salah satu tugas akhir dalam menyelesaikan kuliah Program Strata

Satu (S1) pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin Universitas Negeri

Semarang. Sumbang saran sangat penulis harapkan demi kesempurnaan karya ini.

Sebagaimana karya pada umumnya, banyak pihak yang terlibat dalam

penyelesaian skripsi ini. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih

setulus-tulusnya kepada:

1. Bapak Prof. Dr. Fathur Rokhman, M.Hum. selaku Rektor Universitas Negeri

Semarang.

2. Bapak Dr. Nur Qudus, M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Negeri Semarang.

3. Bapak Rusiyanto, S.Pd., M.T. selaku Ketua Program Studi Pendidikan

Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang.

4. Bapak Drs. Sunyoto, M.Si. selaku pembimbing I, yang dengan ketulusan dan

kearifannya telah membimbing, memotivasi dan mengarahkan penulis demi

penyelesaian penyelesaian penulisan skripsi ini.

viii

5. Bapak Drs. Pramono, M.Pd. selaku pembimbing II, yang dengan ketulusan

dan kearifannya telah membimbing, memotivasi dan mengarahkan penulis

demi penyelesaian penulisan skripsi ini.

6. Bapak-Ibu Dosen Universitas Negeri Semarang, karena berkat ilmu yang

diajarkannya telah membukakan pikiran, mata, dan hati penulis sehingga

bermanfaat dalam penelitian ini.

7. Staf perpustakaan Universitas Negeri Semarang dan UPT Perpustakaan

Daerah Semarang yang telah menyediakan buku-buku referensi, media

internet, sehingga membantu kelancaran penyelesaian skripsi ini.

8. Kepada keluarga dan sahabat-sahabat tercinta yang telah memberikan

dukungan secara meterial maupun immaterial guna terselesaikannya

penyusunan skripsi ini.

9. Kepada semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu yang telah

membantu penyelesaian tugas ini kami ucapkan terima kasih.

Akhirnya, harapan penulis semoga Allah swt memberikan balasan pahala

kepada mereka dengan sebaik-baik balasan, dan mudah-mudahan skripsi ini

bermanfaat sebagai sumbangan ilmiah bagi kelangsungan tradisi keilmuan. Amin.

Semarang, Juli 2017

Penyusun,


ix

DAFTAR ISI

JUDUL ................................................................................................................. i

HALAMAN PESETUJUAN .............................................................................. ii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. iii

PERNYATAAN KEASLIAN ............................................................................. iv

MOTTO DAN PERSEMBAHAN ...................................................................... v

ABSTRAK ........................................................................................................... vi

PRAKATA ........................................................................................................... vii

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

DAFTAR TABEL ............................................................................................... xiv

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

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xx

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah ..................................................................... 1

1.2 Identifikasi Masalah ........................................................................... 4

1.3 Pembatasan Masalah .......................................................................... 4

1.4 Rumusan Masalah .............................................................................. 5

1.5 Tujuan Penelitian................................................................................ 6

1.6 Manfaat Penelitian.............................................................................. 6

BAB II KAJIAN PUSTAKA

2.1 Kajian Teori........................................................................................ 8

2.1.1 Pengertian Pengecoran Logam .................................................... 8

x

2.1.2 Cetakan Pasir ............................................................................... 9

2.1.3 Fly Ash ........................................................................................ 10

2.1.4 Aluminium .................................................................................. 11

2.1.5 Cacat Permukaan ......................................................................... 13

2.1.6 Pemeriksaan Struktur Mikro ....................................................... 14

2.1.7 Kekerasan .................................................................................... 17

2.1.8 Kekerasan Vikers pada Pengujian Kekerasan Aluminum ........... 19

2.2 Kajian Penelitian yang Relevan ......................................................... 20

2.3 Kerangka Pikir Penelitian................................................................... 22

2.4 Hipotesis ............................................................................................. 23

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Jenis dan Desain Penelitian ................................................................ 25

3.1.1 Jenis Penelitian ............................................................................ 25

3.1.2 Desain Penelitian ......................................................................... 25

3.2 Bahan dan Alat Penelitian .................................................................. 26

3.2.1 Bahan........................................................................................... 26

3.2.2 Alat .............................................................................................. 27

3.3 Bentuk Spesimen ................................................................................ 30

3.4 Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................ 31

3.4.1 Tempat Penelitian........................................................................ 31

3.4.2 Waktu Penelitian ......................................................................... 31

3.5 Variabel Penelitian ............................................................................. 32

3.6 Teknik Pengumpulan Data ................................................................. 33

xi

3.7 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian ................................................. 35

3.8 Proses Penelitian ................................................................................ 36

3.8.1 Proses Pembuatan Spesimen ....................................................... 36

3.8.2 Langkah-langkah Pengujian ........................................................ 38

3.9 Analisis Data ...................................................................................... 39

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian .................................................................................. 41

4.1.1 Hasil Uji Komposisi Kimia Fly Ash............................................ 42

4.1.2 Hasil Uji Komposisi Aluminium ............................................... 43

4.1.3 Hasil Pemeriksaan Cacat ............................................................ 43

4.1.4 Hasil Uji Kekerasan Micro Vickers............................................. 52

4.1.5 Hasil Uji Struktur Mikro ............................................................. 54

4.2 Pembahasan ......................................................................................... 58

4.2.1 Komposisi Kimia Fly Ash .......................................................... 58

4.2.2 Pemeriksaan Cacat ....................................................................... 59

4.2.3 Struktur Mikro ............................................................................. 61

4.2.4 Kekerasan Micro Vickers............................................................. 63

BAB V PENUTUP

5.1 Simpulan .............................................................................................. 65

5.2 Saran ................................................................................................... 66

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 68

LAMPIRAN ......................................................................................................... 70

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 : Hasil Uji Komposisi Kimia Fly Ash ................................................... 11

Tabel 3.1 : Jadwal Penelitian ................................................................................ 32

Tabel 3.2 : Lembar Pengamatan Hasil Pengujian ................................................. 34

Tabel 4.1 : Hasil Uji Komposisi Kimia Fly Ash ................................................... 42

Tabel 4.2 : Hasil Uji Komposisi Kimia Aluminium ............................................. 43

Tabel 4.3 : Lembar Pengamatan Hasil Pengujian ................................................. 53

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Coran Paduan Al-Si-Cu ........................................................................ 15

Gambar 2.2 Coran Paduan Al-Si-Mg ....................................................................... 16

Gambar 2.3 Coran Paduan Al-Mg ............................................................................ 16

Gambar 2.4 Cara Pengujian Kekerasan Brinell........................................................ 18

Gambar 3.1 Skema Pengaruh Variabel Penelitian ................................................... 25

Gambar 3.2 Abu Terbang (fly ash) ........................................................................... 26

Gambar 3.3 Semen ................................................................................................... 26

Gambar 3.4 Dapur Crucible ..................................................................................... 27

Gambar 3.5 Rangka Cetakan .................................................................................... 27

Gambar 3.6 Ladel ..................................................................................................... 28

Gambar 3.7 Cetok..................................................................................................... 28

Gambar 3.8 Sarung Tangan ...................................................................................... 28

Gambar 3.9 Timbangan Digital ................................................................................ 29

Gambar 3.10 Saringan ................................................................................................ 29

Gambar 3.11 Cangkul................................................................................................. 29

Gambar 3.12 SEM (Scanning Electron Microscopy) ................................................. 30

Gambar 3.13 Alat Uji Kekerasan Vikers .................................................................... 30

Gambar 3.14 Spesimen Uji ........................................................................................ 31

Gambar 3.15 Diagram Alir Penelitian ........................................................................ 35

Gambar 4.1 Bagian Atas Permukaan Luar Spesimen Hasil Pengecoran Variasi

Komposisi 1 .......................................................................................... 44

Gambar 4.2 Bagian Bawah Permukaan Luar Spesimen Hasil Pengecoran

Variasi Komposisi 1 ............................................................................. 45

Gambar 4.3 Bagian Samping Permukaan Luar (Panjang) Spesimen Hasil

Pengecoran Variasi Komposisi 1 .......................................................... 45

Gambar 4.4 Bagian Samping Permukaan Luar (Lebar) Spesimen Hasil


xiv

Gambar 4.5 Bagian Permukaan Dalam Spesimen Hasil Pengecoran Variasi

Komposisi 1 (Belahan 1) ...................................................................... 46




Komposisi 2 .......................................................................................... 47












Komposisi 3 .......................................................................................... 49











Gambar 4.19 Hasil pengecoran variasi komposisi 4 tampak atas ............................. 51

Gambar 4.20 Hasil pengecoran variasi komposisi 4 tampak samping ..................... 52

Gambar 4.21 Grafik hasil pengujian kekerasan aluminium komposisi 1, 2, dan 3 .... 53

Gambar 4.22 Grafik rata-rata kekerasan aluminium komposisi 1, 2, dan 3 ............... 54

xv

Gambar 4.23 Foto Mikro Spesimen Hasil Pengecoran Variasi Komposisi 1

dengan Pembesaran 200x ..................................................................... 55

Gambar 4.24 Coran Paduan Al-si-Cu (100x) ............................................................. 56











xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1: Perhitungan Persentase Komposisi .................................................. 70

Lampiran 2: SK Dosen Pembimbing Skripsi ........................................................ 72

Lampiran 3: Surat Tugas Penguji Seminar Proposal ............................................ 73

Lampiran 4: Surat Ijin Penelitian .......................................................................... 74

Lampiran 5: Surat Ijin Peminjaman Alat dan Tempat Penelitian ......................... 75

Lampiran 6: Surat Permohonan Ijin Observasi ..................................................... 76

Lampiran 7: Lembar Pernyataan Selesai Revisi Proposal .................................... 77

Lampiran 8: Berita Acara Seminar Proposal Skripsi ............................................ 78

Lampiran 9: Presensi Seminar Proposal Skripsi ................................................... 79

Lampiran 10: Undangan Seminar Proposal Skripsi .............................................. 80

Lampiran 11: Halaman Persetujuan Proposal Skripsi ........................................... 81

Lampiran 12: Persetujuan Seminar Proposal Skripsi ............................................ 82

Lampiran 13: Laporan Pengujian Komposisi Aluminium .................................... 83

Lampiran 14: Laporan Pengujian Analisis Kimia Fly Ash ................................... 84

Lampiran 15: Laporan Pengujian Kekerasan Micro Vickers ................................ 85

Lampiran 16: Surat Keterangan Pengujian ........................................................... 86

Lampiran 17: Surat Tugas Panitia Ujian Sarjana .................................................. 87

Lampiran 18: Dokumentasi Penelitian ................................................................. 88

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Bertambahnya perindustrian di Indonesia menyebabkan peningkatan

kebutuhan listrik. Upaya pemerintah untuk mengatasi hal ini salah satunya dengan

mendirikan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Pembangkit Listrik Tenaga

Uap menggunakan bahan bakar batu bara untuk memproduksi listrik. Penggunaan

batu bara sebagai bahan bakar dapat menimbulkan pencemaran udara di

lingkungan sekitar Pembangkit Listrik Tenaga Uap. Jenis pencemaran udara ini

biasa disebut fly ash.

Fly Ash (abu terbang) merupakan abu ringan hasil pembakaran batu bara

pada pembangkit listrik. Fly Ash dipisahkan dari saluran pembuangan pembangkit

listrik yang berbahan bakar batu bara dengan menggunakan electrostatic atau

mechanical precipitators.

Fly Ash merupakan sumber polusi dari sisa bahan bakar batu bara yang

dapat dimanfaatkan sebagai campuran cetakan pengecoran logam. Zat yang paling

banyak terkandung dalam fly ash adalah silika. Silika merupakan bahan cetakan

yang baik karena mampu menahan temperatur tinggi. Kelebihan unsur silika ini

mampu menahan temperatur tinggi logam, baik logam fero maupun logam non

fero pada cetakan. Karakteristik logam yang mudah diaplikasikan untuk berbagai

macam kebutuhan harus melalui proses pengolahan dengan cara dicor atau lebih

dikenal dengan istilah pengecoran logam (casting).

2

Pengecoran logam adalah proses mencetak suatu benda yang rumit

dengan cara mencairkan logam, selanjutnya dituangkan ke dalam cetakan sesuai

dengan bentuknya. Kemudian setelah logam cair tersebut membeku di dalam

cetakan, lalu dilakukan pembongkaran cetakan dan membersihkan benda hasil

pengecoran selanjutnya di finishing supaya hasilnya bagus.

Sebagian besar industri pengecoran logam menggunakan pasir cetak untuk

membuat cetakan, karena pasir cetak mudah didapatkan di pasaran dan harganya

relatif murah. Penggunaan pasir cetak juga memiliki kelemahan diantaranya

terdapat pasir yang menempel pada benda hasil pengecoran, sehingga

memerlukan proses finishing yang cukup untuk mendapatkan produk sesuai

keinginan.

Hasil pengecoran yang menggunakan cetakan pasir masih banyak

ditemukan cacat, salah satunya cacat permukaan. Cacat permukaan dapat

mempengaruhi kualitas benda hasil pengecoran. Salah satu faktor penyebab

terjadinya cacat permukaan adalah komposisi pasir cetak. Cacat permukaan pada

benda hasil pengecoran dapat diminimalkan dengan memanfaatkan fly ash sebagai

cetakan pengecoran.

Menurut beberapa hasil penelitian yang menggunakan fly ash sebagai

bahan cetakan pengecoran logam pada komposisi tertentu dapat disimpulkan

bahwa cetakan fly ash mampu meningkatkan kekerasan, kekuatan tekan dan

struktur mikro dibandingkan dengan komposisi cetakan pasir tanpa fly ash. Selain

itu pengecoran logam yang menggunakan fly ash sebagai cetakan dapat

3

menggantikan cetakan pasir silika, karena zat yang paling banyak terkandung

dalam fly ash adalah silika.

Pemanfaatan fly ash sebagai cetakan untuk menggantikan fungsi pasir

diharapkan dapat mengurangi pencemaran lingkungan, khususnya lingkungan di

area pembangkit listrik yang memproduksi listrik menggunakan tenaga uap.

Penggunaan fly ash tersebut masih memerlukan material pengikat. Dalam

penelitian ini, material pengikat yang digunakan adalah semen portland dengan

menggunakan perbandingan komposisi campuran tertentu. “Semen Portland 6

sampai 12% ditambahkan pada pasir silika, juga selain itu ditambahkan zat

pengeras lain seperti gula tetes atau kalsium khlorida dan air sebanyak 50 sampai

100% dalam perbandingan pada semen yang kemudian diaduk” (Surdia &

Chijiwa, 2006:127).

Menurut Amstead (1990:94), salah satu cara yang paling teliti untuk

mengukur kadar air pasir cetak adalah dengan menimbang pasir sebelum dan

sesudah dikeringkan. Pada alat pengukur kelembaban terdapat elemen pemanas

dan peniup untuk mengeringkan pasir. Dari selisih berat dapat dihitung persentase

kadar air. Kadar air sebaiknya berkisar antara 2 dan 8%, tergantung pada jenis

cetakan.

Dari beberapa pendapat diatas dapat disimpulkan bahwa penggunaan

semen pada komposisi cetakan pengecoran sebesar 6 sampai 12% dan

penggunaan kadar air berkisar antara 2 dan 8%, sehingga pada penelitian ini

menggunakan komposisi semen 12% dan menggunakan air sebesar 4 sampai 8%.

Berdasarkan uraian di atas, maka penulis menyusun skripsi yang berjudul

4

“Pengaruh Variasi Komposisi Fly Ash sebagai Material Cetakan pada

Pengecoran Aluminium terhadap Cacat Permukaan, Kekerasan dan

Struktur Mikro”.

1.2 Identifikasi Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang di atas terdapat beberapa permasalahan

yang dapat penulis identifikasi, yaitu:

1. Masih rentan terjadinya cacat permukaan pada hasil pengecoran aluminium

salah satunya dipengaruhi oleh komposisi fly ash sebagai material cetakan.

2. Belum diketahui struktur mikro pada produk cor aluminium akibat

penggunaan komposisi fly ash sebagai material cetakan.

3. Belum diketahui nilai kekerasan pada produk cor aluminium akibat

penggunaan komposisi fly ash sebagai material cetakan.

1.3 Pembatasan Masalah

Berdasarkan identifikasi masalah, untuk menghindari meluasnya

permasalahan yang diteliti maka masalah dalam penelitian ini dibatasi dengan hal-

hal sebagai berikut:

1. Fly ash yang digunakan adalah fly ash yang berasal dari boiler batu bara pada

PT. PJB UBJOM PLTU 1 JATIM di Kabupaten Pacitan.

2. Variasi komposisi fly ash yang dicampur semen dan air menggunakan

persentase dari massa sebagai berikut.

komposisi 1= Fly ash 80% : semen 12% : air 8%,


5


komposisi 4= Fly ash 86% : semen 12% : air 2%.

3. Bahan yang akan dicetak adalah Aluminium sekrap.

4. Kekerasan diukur dengan alat penguji kekerasan micro vickers Type Future-

Tech FM-800.

5. Struktur mikro dilihat menggunakan SEM (Scanning Electron Microscopy).

6. Jenis cacat yang akan diteliti adalah cacat permukaan, yaitu cacat permukaan

luar dan cacat permukaan dalam.

1.4 Rumusan Masalah

Berdasarkan identifikasi dan pembatasan masalah di atas, rumusan

masalah pada penelitian adalah sebagai berikut:

1. Apakah terdapat pengaruh komposisi fly ash sebagai material cetakan pada

proses pengecoran Aluminium terhadap cacat permukaan?


proses pengecoran Aluminium terhadap kekerasan?


proses pengecoran Aluminium terhadap struktur mikro?

6

1.5 Tujuan Penelitian

Sesuai dengan rumusan masalah yang telah dikemukakan, tujuan

penelitian ini untuk mengetahui secara empiris:

1. Pengaruh komposisi fly ash sebagai material cetakan pada proses pengecoran

Aluminium terhadap cacat permukaan.


Aluminium terhadap kekerasan.


Aluminium terhadap struktur mikro.

1.6 Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat baik secara teoritis

maupun secara praktis. Adapun manfaat tersebut adalah sebagai berikut:

1.6.1 Secara Teoretis

Secara teori penelitian ini diharapkan dapat menambah pengetahuan

secara ilmiah, khususnya pada ranah pengecoran logam yaitu menambah wawasan

kajian dan bahasan tentang Pengaruh Variasi Komposisi Fly Ash sebagai Material

Cetakan pada Pengecoran Aluminium terhadap Cacat Permukaan, Kekerasan dan

Struktur Mikro. Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi bahan kajian bagi

peneliti dan mahasiswa yang tertarik untuk meneliti yang terkait dengan fly ash

sebagai material cetakan pengecoran logam.

7

1.6.2 Secara Praktis

Secara praktis, apabila dari hasil penelitian ini terbukti ada pengaruh yang

bersifat positif antara Variasi Komposisi Fly Ash sebagai Material Cetakan pada

Pengecoran Aluminium terhadap Cacat Permukaan, Kekerasan dan Struktur

Mikro, maka dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan di dalam proses

pembuatan cetakan pada pengecoran logam yang menggunakan komposisi fly ash.

8

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Kajian Teori

2.1.1 Pengertian Pengecoran Logam

Pengecoran logam adalah proses pembuatan benda dengan cara

mencairkan logam dan menuangkan ke dalam rongga cetakan. Proses ini dapat

digunakan untuk membuat benda-benda yang berbentuk rumit. Benda berlubang

yang sangat besar dan sangat sulit atau sangat mahal jika dibuat dengan metode

lain, dapat diproduksi masal secara ekonomis menggunakan teknik pengecoran

yang tepat.

“Pengecoran (casting) adalah suatu proses penuangan materi cair seperti

logam atau plastik yang dimasukkan ke dalam cetakan, kemudian dibiarkan

membeku di dalam cetakan tersebut, dan kemudian dikeluarkan atau dipecah-

pecah untuk dijadikan komponen mesin. Pengecoran digunakan untuk membuat

bagian mesin dengan bentuk yang kompleks” (Widarto, 2008:26).

“Proses pengecoran logam adalah proses menuangkan logam cair ke dalam

cetakan pola/mould yang akan menghasilkan produk coran setelah dingin dan

mengeras di dalam cetakan yang kemudian dilakukan pembongkaran cetakan.

Untuk menghasilkan produk coran yang berkualitas maka diperlukan teknik

desain cetakan dan pemahaman sifat logam pada fase cair serta praktek

pengecoran” (Marsyahyo, 2009:1).

9

Dari beberapa pendapat di atas dapat disimpulkan bahwa pengecoran

logam adalah proses mencetak suatu benda yang rumit dengan cara mencairkan

logam, selanjutnya dituangkan ke dalam cetakan sesuai dengan bentuknya.

Kemudian setelah logam cair tersebut membeku di dalam cetakan, lalu dilakukan

pembongkaran cetakan dan membersihkan benda hasil pengecoran selanjutnya di

finishing supaya hasilnya bagus.

2.1.2 Cetakan Pasir

“Pada dasarnya, pengecoran dengan pasir digunakan untuk mengolah

logam bertemperatur rendah, seperti besi, tembaga, aluminium, magnesium, dan

nikel. Pengecoran dengan pasir ini juga dapat digunakan pada logam

bertemperatur tinggi, namun untuk bahan logam selain itu tidak akan bisa

diproses. Pengecoran ini adalah teknik tertua dan paling dipahami hingga

sekarang” (Widarto, 2008:30). Lebih lanjut Marsyahyo (2009:13),

mengemukakan bahwa ada beberapa sifat-sifat penting dari pasir cetak sebagai

berikut:

a. Kemampuan pembentukan: sifat ini memungkinkan pasir cetak bisa mengisi

semua sisi dan ujung dari pola sehingga menjamin bahwa hasil coran memiliki

dimensi yang benar.

b. Plastisitas: bisa bergerak naik maupun turun mengisi rongga-rongga yang

kosong. Sifat plastisitas ini berkait erat dengan kandungan air pada pasir cetak

yang bertindak sebagai pelumas sehingga memungkinkan pasir cetak mudah

bergerak antara satu dengan lainnya.

10

c. Kekuatan basah: kekuatan ini menjamin cetakan tidak hancur/rusak ketika

diisi dengan cairan logam ataupun ketika dipindah-pindahkan. Kekuatan ini

tergantung pada jumlah dan jenis pengikat dari pasir cetak.

d. Kekuatan kering: kekuatan ini diperlukan pada saat cetakan mengering karena

perpindahan panas dengan cairan logam. Kekuatan ini juga tergantung pada

jumlah dan jenis pengikat.

e. Permeabilitas: sifat ini memungkinkan udara dan uap atau gas-gas lain dari

evaporasi air dan pengikat. Jika bahan-bahan ini menempati rongga cetakan

maka akan menjadi hasil pengecoran yang kurang baik terutama bila terjebak

pada hasil coran yang menjadikan cacat pada coran.

2.1.3 Fly Ash

“Fly ash merupakan limbah industri yang dihasilkan dari pembakaran

batubara yang memiliki ukuran butiran yang halus, berwarna keabu-abuan dan

diperoleh dari hasil pembakaran batubara. Pada intinya fly ash mengandung unsur

kimia antara lain silika (SiO2), alumina (Al2O3), fero oksida (Fe2O3) dan

kalsium oksida (CaO), juga mengandung unsur tambahan lain yaitu magnesium

oksida (MgO), titanium oksida (TiO2), alkalin (Na2O dan K2O), sulfur trioksida

(SO3), pospor oksida (P2O5) dan karbon.” (Retnosari, 2013:4).

Menurut Mulyono (2003:125), abu terbang (fly ash) merupakan butiran

yang halus hasil proses pembakaran batu bara yang berbentuk serbuk atau bubuk

batu bara. Fly ash dapat digolongkan menjadi dua, yaitu abu batu bara kelas F

yang dihasilkan dari pembakaran batu bara antrasit atau batu bara bitomius dan

abu batu bara kelas C yang dihasilkan dari batu bara jenis lignite atau

11

subbitomius. Abu batu bara kelas C kemungkinan mengandung kapur lebih tinggi

dari 10% beratnya.

Dari beberapa pendapat di atas dapat disimpulkan bahwa fly ash adalah

limbah padat sisa dari proses pembakaran batu bara pada pembangkit listrik atau

power plants yang berbentuk serbuk halus.

Tabel 2.1. Hasil Uji Komposisi Kimia Fly Ash

Hasil Pembakaran Batu Bara

No. Parameter Satuan Hasil Tes Metode Uji 1. SiO2 % berat 38.87 ASTM D 4326 – 11

2. Al2O3 % berat 20.60 ASTM D 4326 – 11

3. Fe2O3 % berat 16.68 ASTM D 4326 – 11

4. TiO2 % berat 0.77 ASTM D 4326 – 11

5. CaO % berat 12.08 ASTM D 4326 – 11

6. MgO % berat 6.97 ASTM D 4326 – 11

7. K2O % berat 0.84 ASTM D 4326 – 11

8. Na2O % berat 0.85 ASTM D 4326 – 11

9. SO3 % berat 0.83 ASTM D 4326 – 11

10. MnO2 % berat 0.33 ASTM D 4326 – 11

11. P2O5 % berat 0.17 ASTM D 4326 – 11

12. L O I % berat 0.52 ASTM D 7348 – 08

Sumber: (Report of Analysis PT. PJB UBJOM PLTU PACITAN)

2.1.4 Aluminium

2.1.4.1 Pengertian Aluminium

Menurut Sudjana (2008:17), “Aluminium ialah logam yang berwarna

putih dan sangat mengkilap dengan titik 6600C sangat tahan terhadap pengaruh

Atmosphere juga bersifat electrical dan Thermal Conductor dengan

koefisien yang sangat tinggi”. Aluminium termasuk salah satu bahan teknik yang

memiliki peranan penting dari jenis logam Non-Ferro karena secara umum

12

Aluminium memiliki sifat yang dapat memenuhi syarat dari berbagai sifat produk

komponen atau peralatan teknik. Aluminium dapat diperoleh pada permukaan

bumi dalam bentuk senyawa kimia yang disebut bauksit yang

merupakan bijih Aluminium. “Bauksit merupakan salah satu sumber aluminium

yang ekonomis” (Amstead, 1990:65).

“Aluminium merupakan logam ringan yang mempunyai ketahanan korosi

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

sifat logam” (Surdia & Saito, 1999:128). Pemanfaatan aluminium sebagai logam

setiap tahunnya adalah pada urutan yang kedua setelah besi dan baja, yang

tertinggi diantara logam Non-Ferro. Aluminium digunakan di dalam bidang yang

luas bukan hanya untuk peralatan rumah tangga tetapi juga dipakai untuk

keperluan material pembuatan pesawat terbang, kapal laut, mobil, konstruksi, dan

sebagainya.

Menurut Sumanto (2005:46-47), “Aluminium adalah logam yang sangat

ringan (berat jenis aluminium 2,56 atau 1/3 berat jenis tembaga). Tahanan jenis

2,8 x 10-8

atau 1,25 x tahanan jenis tembaga. Sifat tahan tarik maksimum dalam

keadaan dingin 17-20 kg/mm2. Titik cair aluminium 660

0C dan titik didihnya

18000C. Untuk bahan penghantar kemurniannya mencapai 99,5% dan sisanya

terdiri dari unsur besi, silicon, dan tembaga. Aluminium murni sangat lemah dan

lunak (tembaga lebih kuat dibanding aluminium). Untuk menambah kekuatan

biasanya dibuat dengan logam campuran.”

Dari beberapa pendapat di atas dapat disimpulkan bahwa Aluminium

adalah logam ringan yang termasuk salah satu logam non ferro yang banyak

13

digunakan untuk pembuatan komponen material teknik dan peralatan rumah

tangga, serta mempunyai sifat tahan korosi yang baik.

2.1.4.2 Paduan Aluminium

Paduan aluminium sifat fisisnya agak berkurang dibandingkan dengan

paduan seng. Paduan seng lebih unggul dibandingkan dengan paduan aluminium,

terutama mengenai sifat fisis dan untuk cetak-tekan. Paduan aluminium memiliki

titik cair sebesar 5500C (Amstead, 1990:75).

Unsur yang terkandung pada paduan aluminium adalah silikon,

magnesium dan tembaga. Silikon meningkatkan kekerasan dan ketahanan

terhadap korosi, magnesium menyebabkan benda bertambah ringan dan

meningkatkan ketahanan terhadap impak, dan tembaga meningkatkan sifat

mekanik. Paduan aluminium juga mempunyai sifat penyelesaian permukaan

mudah dilakukan dan sifat pemesinan yang baik, serta memiliki daya hantar listrik

yang baik.

2.1.5 Cacat Permukaan

Cacat permukaan merupakan cacat yang disebabkan karena atom-atom

permukaan tidak terikat ke semua atom terdekat, oleh sebab itu akan mempunyai

tingkat energi yang lebih tinggi daripada atom-atom di bagian dalam. Ikatan atom-

atom permukaan yang tidak terpenuhi memberikan kenaikan energi permukaan,

dinyatakan dalam satuan energi per satuan luas (J/m2) (Muhammad & Putra,

2014:24).

14

Pemeriksaan cacat permukaan dilakukan untuk mengetahui keadaan cacat

pada bagian permukaan luar dari benda kerja atau bahan produk yang dilakukan

secara visual (Sudjana, 2008:460). Pemeriksaan cacat permukaan dengan cara

visual merupakan cara pemeriksaan cacat yang paling mudah dan cepat.

2.1.6 Pemeriksaan Struktur Mikro

Struktur mikro merupakan bentuk struktur kristal yang dapat dilihat dalam

suatu logam. Sifat-sifat fisik dan mekanik suatu logam akan ditentukan oleh

gambar bentuk struktur mikronya.

Pemeriksaan struktur mikro dilakukan secara visual menggunakan

mikroskop bertujuan untuk mengungkap dan memperoleh informasi struktur

dalam skala mikro atau kecil yang tidak dapat diamati dengan mata. Pemeriksaan

menggunakan mikroskop dapat diamati struktur mikro benda produk cor, baik

berupa besar butirnya, arah dan susunan butir, serta fasa-fasa yang ada di dalam

kristal. Detail struktur mikro yang dapat diamati tergantung pada skala

perbesarannya.

Menurut Surdia & Chijiiwa (2006:15), bagian dalam dari coran mendingin

lebih lambat daripada bagian luar, sehingga kristal-kristal tumbuh dari inti asal

mengarah ke bagian dalam coran dan butir-butir kristal tersebut berbentuk

panjang-panjang seperti kolom, yang disebut struktur kolom. Struktur ini muncul

dengan jelas apabila gradien temperatur yang besar terjadi pada permukaan coran

besar. Pengecoran dengan cetakan pasir menyebabkan gradien temperatur yang

kecil dan membentuk struktur kolom yang tidak jelas. Bagian tengah coran

mempunyai gradien temperatur yang kecil sehingga membentuk susunan dari

15

butir-butir kristal segi banyak dengan orientasi yang sembarang atau tidak

tersusun rapi. Aluminium murni membeku pada temperatur tetap, tetapi panas

pembekuan yang dibebaskan pada waktu membeku begitu besar sehingga

permukaan bagian dalam menjadi kasar apabila dicor pada cetakan pasir.

Gambar 2.1 Coran Paduan Al-Si-Cu (100x)

Sumber: Surdia dan Chijiiwa, 2006:42

Paduan aluminium-tembaga-silisium dibuat dengan menambah 4-5%

silisium pada paduan aluminium-tembaga untuk memperbaiki mampu cornya,

paduan ini disebut “lautal”, adalah salah satu dari paduan aluminium yang utama.

Paduan ini dipakai untuk bagian-bagian dari motor mobil, meteran dan rangka

utama dari katup-katup.

16

Gambar 2.2 Coran Paduan Al-Si-Mg


Paduan aluminium dengan Si 7-9% dan Mg 0,3-1,7% dikeraskan dengan

pengerasan presipitasi dimana terjadi presipitasi Mg2Si, sehingga sifat

mekaniknya dapat diperbaiki. Paduan ini dinamakan silumin gama dan dipakai

untuk peralatan rumah tangga, teromol rem, dan sebagainya.

Gambar 2.3 Coran Paduan Al-Mg (100x)


Paduan aluminium yang mengandung magnesium sekitar 4% atau 10%

mempunyai ketahanan korosi dan sifat mekanik yang baik. Paduan ini mempunyai

kekuatan tarik di atas 30 kgf/mm2 dan perpanjangan di atas 12% setelah

17

mengalami perlakuan panas. Paduan ini dinamakan hidronalium dan dipakai

untuk bagian-bagian dari kapal laut, alat-alat industri kimia, kapal terbang, dan

sebagainya.

2.1.7 Kekerasan

“Kekerasan ialah kekuatan bahan dalam menerima pembebanan hingga

terjadi perubahan tetap” (Sudjana, 2008:410). Dari definisi tersebut kekerasan

identik dengan kekuatan terhadap pembebanan. Kekerasan diukur dengan

membandingkan ketahanan terhadap gesekan bahan yang satu dengan bahan yang

lainnya dengan melihat goresan sebagai akibat dari gesekan tersebut.

Menurut Surdia & Saito (1999:31), pengujian kekerasan adalah satu dari

sekian banyak pengujian yang dipakai, karena dapat dilaksanakan pada benda uji

yang berukuran kecil tanpa kesulitan mengenai spesifikasi. Dalam pengujian

kekerasan, diukur ketahanan terhadap deformasi.

Menurut Amstead (1990:29), ada berbagai cara untuk menentukan

kekerasan bahan dan untuk keperluan industri biasanya digunakan metode

pengukuran ketahanan terhadap penetrasi bola kecil, kerucut atau piramida. Cara

melakukan pengukuran kekerasan yaitu pertama-tama alat tekan ditekankan ke

dalam bahan dengan beban awal tertentu. Kemudian beban dinaikkan dan

kekerasan dibaca, yaitu selisih kedalaman penetrasi yang ditimbulkan oleh beban

akhir dan beban awal. Skala kekerasan tergantung pada bentuk dan jenis penekan

dan beban.

“Kekerasan adalah sifat yang dapat diandalkan sebagai pengganti kekuatan

bahan” (Surdia & Chijiwa, 2006:204). Pengujian kekerasan mudah dilakukan,

18

sehingga banyak dilakukan dalam pemilihan bahan. Ada beberapa macam alat

untuk menguji kekerasan yang digunakan sesuai dengan bahan, ukuran, kekerasan

dan hal lainnya dari suatu produk. Adapun cara pengujian kekerasan adalah

sebagai berikut:

2.1.7.1 Kekerasan Brinell

Kekerasan ini diukur dengan menggunakan alat pengukur kekerasan

Brinell. Cara pengukuran ditunjukkan pada Gambar 2.1. Bola baja keras dengan

diameter D mm, ditekankan ke permukaan bagian yang diukur dengan beban P

kgf. Kekerasan Brinell adalah beban P dibagi luas bidang (mm2) penekanan yang

merupakan deformasi tetap sebagai akibat penekanan.

Gambar 2.4 Cara Pengujian Kekerasan Brinell


2.1.7.2 Kekerasan Rockwell

Kekerasan ini diukur menggunakan alat penguji kekerasan Rockwell. Bola

baja keras atau kerucut diaman ditekankan ke permukaan yang diukur, kemudian

dalamnya penekanan diukur. Kekerasan Rockwell adalah harga yang didapat dari

19

pengukuran dalamnya penekanan, ditunjukkan oleh indikator jarum yang

terpasang pada alat tersebut.

2.1.7.3 Kekerasan Vickers

Kekerasan ini diukur dengan menggunakan alat penguji kekerasan

Vickers. Dalam pengujian vickers menggunakan piramida diaman dengan sudut

bidang duanya 1360 sebagai penekan. Kekerasan vickers ditentukan serupa seperti

penentuan kekerasan Brinell yaitu beban dibagi luas permukaan bekas penekanan.

Ada juga alat penguji kekerasan Vickers khusus, yaitu untuk mengukur segregasi

dalam struktur logam dengan pertolongan sebuah mikroskop.

2.1.7.4 Kekerasan Shore

Kekerasan ini diukur menggunakan alat pengukur kekerasan Shore, yaitu

dengan cara menjatuhkan bola diaman pada permukaan bahan yang diukur,

kemudian tinggi pantulannya diukur, dimana tinggi tersebut merupakan ukuran

kekerasan Shore. Hasil pengukuran kekerasan Shore lebih tidak teratur, sehingga

pengukuran harus dilakukan 5 sampai 10 kali yang kemudian diambil harga rata-

ratanya.

2.1.8 Kekerasan Vickers pada Pengujian Kekerasan Aluminium

Metode vikers memberikan hasil berupa skala kekerasan yang kontinu

serta dapat digunakan untuk menentukan kekerasan pada logam yang sangat lunak

hingga logam yang sangat keras, sehingga material aluminium juga dapat diuji

dengan metode kekerasan vikers. Pengujian kekerasan vikers juga tidak merusak

bahan uji karena beban yang dikenakan jauh lebih kecil dibandingkan dengan

pengujian rockwell dan brinell.

20

2.2 Kajian Penelitian yang Relevan

Hasil penelitian dari Prahasto dan Sugiyanto (2007) yang berjudul “Efek

Penggunaan Fly Ash sebagai Bahan Cetakan Pada Proses Pengecoran Besi

Ditinjau dari Kekerasan dan Struktur Mikro” menyimpulkan dari kedua pengujian

tersebut diketahui bahwa kekerasan dan struktur mikro besi cor cetakan fly ash

dengan komposisi: fly ash (FA) 100, semen 25% FA dan air 8% FA dapat

menggantikan cetakan pasir silika. Persamaan penelitian dengan penelitian yang

akan dilakukan oleh penulis adalah sama-sama meneliti tentang cetakan fly ash.

Hasil penelitian dari Umardani dan Sudrajat (2007) yang berjudul “Analisa

Penggunaan Fly Ash sebagai Material Dasar Pengganti Cetakan Pasir pada

Pengecoran Besi Cor Ditinjau dari Komposisi Campuran Cetakan” menyimpulkan

dari beberapa komposisi cetakan fly ash yang hasil corannya mendekati hasil

coran pasir cetak adalah komposisi dengan campuran: fly ash 100%, semen 25%

FA, air 8% FA. Persamaan penelitian dengan penelitian yang akan dilakukan oleh

penulis adalah sama-sama meneliti tentang komposisi fly ash.

Hasil penelitian dari Nurzal dan Mahmud (2013) yang berjudul “Pengaruh

Komposisi Fly Ash terhadap Daya Serap Air pada Pembuatan Paving Block”

menyimpulkan bahwa daya serap air tertinggi terjadi pada komposisi 0% berat fly

ash, yaitu sebesar 2,701%, diikuti oleh komposisi 5%, 10%, 15% berat fly ash

(daya serap air sebesar 2,678%, 2,651%, 2,614%). Persamaan penelitian dengan

penelitian yang akan dilakukan oleh penulis adalah sama-sama meneliti tentang

komposisi fly ash.

21

Hasil penelitian dari Tjitro dan Hendri (2009) yang berjudul “Pengaruh

Fly Ash terhadap Kekuatan Tekan dan Kekerasan Cetakan Pasir” menyimpulkan

bahwa penambahan 2% fly ash pada komposisi cetakan pasir meningkatkan

kekuatan tekan dan kekerasan masing-masing 11,4% dan 82,6% dibandingkan

dengan komposisi cetakan pasir tanpa fly ash. Persamaan penelitian dengan


komposisi fly ash.

Hasil penelitian dari Setiawan, Savetlana dan Ibrahim (2013) yang

berjudul “Pengaruh Ukuran Butir Serbuk terhadap Kekuatan Impact Bahan

Komposit Bermatriks Epoxy” menyimpulkan bahwa penambahan fly ash dapat

meningkatkan kekuatan impact bahan komposit bermatriks epoxy. Persamaan

penelitian dengan penelitian yang akan dilakukan oleh penulis adalah sama-sama

meneliti tentang pemanfaatan fly ash.

Hasil penelitian dari Senapati dan Mishra (2014) yang berjudul

“Mechanical Properties of Fly Ash Reinforced Al-Si Alloy Based MMC”

menyimpulkan bahwa penambahan fly ash untuk Al-Si matriks logam komposit

meningkatkan sifat LM-6. Persamaan penelitian dengan penelitian yang akan

dilakukan oleh penulis adalah sama-sama meneliti tentang pemanfaatan fly ash.

Hasil penelitian dari Anilkumar, Hebbar dan Ravishankar (2010) yang

berjudul “Mechanical Properties Of Fly Ash Reinforced Aluminium Alloy

(Al6061) Composites” menyimpulkan bahwa kekuatan tarik, kuat tekan dan

kekerasan aluminium paduan (Al6061) komposit menurun dengan peningkatan

ukuran partikel fly ash diperkuat. Persamaan penelitian dengan penelitian yang

22

akan dilakukan oleh penulis adalah sama-sama meneliti tentang pemanfaatan fly

ash dan aluminium.

Hasil penelitian dari Nordin et al. (2016) yang berjudul “Utilization of Fly

Ash Waste as Construction Material” menyimpulkan bahwa fly ash dapat

menggantikan bahan konstruksi dan dapat meningkatkan karakteristik produk

beton dan semen. Persamaan penelitian dengan penelitian yang akan dilakukan

oleh penulis adalah sama-sama meneliti tentang pemanfaatan fly ash.

Hasil penelitian dari Manikandan et al. (2015) yang berjudul “Effect of Fly

Ash as Filler on Mechanical & Frictional Properties of Jute Fiber Reinforced

Composite” menyimpulkan bahwa fly ash sebagai bahan pengisi material

komposit dapat meningkatkan ketahanan aus. Persamaan penelitian dengan


pemanfaatan fly ash.

Hasil penelitian dari Chittaranjan, Anandraju dan Kumar (2014) yang

berjudul “Thermal Properties of Aluminium-Fly Ash Composite” menyimpulkan

bahwa penambahan fly ash dapat meningkatkan kekerasan aluminium murni.

Persamaan penelitian dengan penelitian yang akan dilakukan oleh penulis adalah

sama-sama meneliti tentang pemanfaatan fly ash dan aluminium.

2.3 Kerangka Pikir Penelitian

Salah satu tujuan pengecoran adalah untuk membuat benda yang

bentuknya rumit dengan proses mencairkan logam dan menuangkan ke dalam

cetakan. Komposisi cetakan merupakan salah satu faktor yang menentukan

kualitas produk hasil pengecoran. Cetakan pengecoran tersebut mencakup cetakan

23

logam, cetakan pasir, cetakan keramik, dan cetakan semen. Akhir-akhir ini telah

dikembangkan cetakan pengecoran menggunakan cetakan dari fly ash. Dari

beberapa cetakan itu mempunyai karakteristik masing-masing. Menurut analisis

peneliti, jenis cetakan yang digunakan juga mempengaruhi adanya cacat cor dan

kualitas benda hasil pengecoran.

Fly ash digunakan untuk cetakan pengecoran logam karena fly ash

mengandung kadar silika yang tinggi. Fly ash sebagai pasir cetak mempunyai

beberapa sifat diantaranya mempunyai titik leleh yang sangat tinggi dan mampu

menyalurkan serta menyerap panas saat proses penuangan. Fly ash supaya dapat

digunakan untuk mengganti pasir cetak seperti halnya pasir silika, fly ash juga

harus dicampur dengan material pengikat. Menurut analisis peneliti, perbandingan

komposisi campuran tertentu akan mempengaruhi struktur mikro dan cacat

permukaan pada benda hasil pengecoran.

Uraian di atas menunjukkan bahwa komposisi penggunaan fly ash sebagai

material cetakan pasir menentukan hasil kualitas pengecoran, maka secara

bersama-sama struktur mikro dan cacat permukaan akan dipengaruhi oleh

banyaknya fly ash yang digunakan.

2.4 Hipotesis

Berdasarkan kerangka berfikir dan perumusan masalah di atas, maka

dalam penelitian ini dapat dirumuskan hipotesis penelitian sebagai berikut:

1. Terdapat pengaruh komposisi fly ash sebagai material cetakan pada proses

pengecoran Aluminium terhadap cacat permukaan.

24


pengecoran Aluminium terhadap kekerasan.


pengecoran Aluminium terhadap struktur mikro.

64

BAB V

PENUTUP

5.1 Simpulan

Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa:


pengecoran aluminium terhadap cacat permukaan. Berdasarkan hasil

pemeriksaan cacat permukaan luar dan permukaan dalam secara visual

yang telah dilakukan pada variasi komposisi cetakan dari fly ash, tingkat

cacat yang terjadi pada spesimen variasi komposisi 3 (FA 84%, Semen

12%, Air 4%) lebih sedikit dibandingkan spesimen variasi komposisi 1

(FA 80%, Semen 12%, Air 8%) dan variasi komposisi 2 (FA 82%, Semen

12%, Air 6%). Pada masing-masing komposisi cetakan dari fly ash terjadi

cacat rongga udara pada permukaan dalamnya, tetapi diantara ketiga

komposisi cetakan, spesimen komposisi 3 lebih baik dibandingkan

spesimen komposisi 1 dan komposisi 2.


pengecoran aluminium terhadap kekerasan. Berdasarkan hasil pengujian

kekerasan yang telah dilakukan pada variasi komposisi cetakan dari fly

ash, ada perbedaan nilai kekerasan hasil pengecoran aluminium

menggunakan variasi komposisi cetakan dari fly ash. Pada variasi

komposisi 1 (FA 80%, Semen 12%, Air 8%) nilai kekerasan yang dimiliki

lebih tinggi dibandingkan variasi komposisi 2 (FA 82%, Semen 12%, Air

65

6%) dan komposisi 3 (FA 84%, Semen 12%, Air 4%), sehingga variasi

komposisi 1 (FA 80%, Semen 12%, Air 8%) merupakan komposisi terbaik

dibandingkan komposisi yang lainnya. Berdasarkan hal tersebut,

penggunaan kadar air yang berbeda juga akan mempengaruhi nilai

kekerasan yang berbeda pula.


pengecoran aluminium terhadap struktur mikro. Berdasarkan hasil

pengujian struktur mikro yang telah dilakukan pada variasi komposisi

cetakan dari fly ash, pada spesimen variasi komposisi 1 (FA 80%, Semen

12%, Air 8%) menunjukkan bahwa partikel Al berbentuk kasar, teratur

serta berwarna putih dan struktur kandungan silisium yang terlihat lebih

jelas dibandingkan spesimen variasi komposisi yang lainnya.

5.2 Saran

Berdasarkan hasil simpulan yang telah diuraikan di atas, maka disarankan

hal-hal sebagai berikut.

1. Fly ash berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai material cetakan, tetapi

perlu dikaji ulang penggunaan komposisi yang tepat supaya dapat

digunakan sebagai cetakan pengecoran aluminium yang menghasilkan

produk cor yang baik.

2. Apabila ingin menghasilkan produk cor aluminium yang memiliki nilai

kekerasan tinggi, maka sebaiknya penggunaan kadar air harus di atas

7%.

66

3. Penelitian yang telah dilaksanakan masih belum maksimal, diperlukan

penelitian lebih lanjut dengan memperbanyak titik uji kekerasan

sehingga dapat diperoleh hasil yang lebih baik untuk mengetahui sifat

mekanis dari aluminium tersebut.

67

DAFTAR PUSTAKA

Amstead, H. 1990. Teknologi Mekanik. Jakarta: PT. Gelora Aksara Pratama.

Anilkumar, H.C; H.S. Hebbar. dan K.S. Ravishankar. 2011. Mechanical

Properties Of Fly Ash Reinforced Aluminium Alloy (Al6061) Composites.

International Journal of Mechanical and Materials Engineering (IJMME), Vol.6, No.1: 41-45.

Arikunto, Suharsimi. 2010. Prosedur Penelitian. Jakarta: PT. Rineka Cipta.

Chittaranjan, V; F. Anandraju. dan M.L.S Deva Kumar. 2014. Thermal Properties

of Aluminium-Fly Ash Composite. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technoogy, Vol. 3, Issue 11: 17217-

17220.

Manikandan, V. et al. 2015. Effect of Fly Ash as Filler on Mechanical &

Frictional Properties of Jute Fiber Reinforced Composite. International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), Volume: 02

Issue: 07: 154-158.

Muhammad. dan Reza Putra. 2014. Bahan Teknik. Aceh: Fakultas Teknik

Universitas Malikussaleh Jurusan Teknik Mesin.

Mulyono, Tri. 2003. Teknologi Beton. Yogyakarta: C.V. Andi Offset.

Nordin, Norshahrizan. et al. 2016. Utilization of Fly Ash Waste as Construction

Material. International Journal of Conservation Science, Volume 7, Issue 1:

161-166.

Nurzal. dan Joni Mahmud. 2013. Pengaruh Komposisi Fly Ash terhadap Daya

Serap Air pada Pembuatan Paving Block. Jurnal Teknik Mesin, Vol.3, No.2:

41-48.

Prahasto, Toni. dan Sugiyanto. 2007. Efek Penggunaan Fly Ash sebagai Bahan

Cetakan Pada Proses Pengecoran Besi Ditinjau dari Kekerasan dan Struktur

Mikro. Jurnal Teknik Mesin FT-UNDIP, Volume 9 Nomor 4: 1-5.

Retnosari, Agustin. 2013. Ekstraksi Dan Penentuan Kadar Silika (Sio2) Hasil

Ekstraksi Dari Abu Terbang (Fly Ash) Batubara. Jurusan Kimia

Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Jember: 4.

Senapati, A.K; A. Senapati. dan Okarnath Mishra. 2014. Mechanical Properties of

Fly Ash Reinforced Al-Si Alloy Based MMC. International Journal of

68

Research in Advent Technology (E-ISSN: 2321-9637), Special Issue

National Conference “IAEISDISE 2014”:7-12.

Setiawan, Agus; Shirley Savetlana. dan Gusri Akhyar Ibrahim. 2013. Pengaruh

Ukuran Butir Serbuk terhadap Kekuatan Impact Bahan Komposit

Bermatriks Epoxy. Jurnal Fema, Volume 1, Nomor 4: 53-56.

Sudjana, Hardi. 2008. Teknik Pengecoran Logam. Jakarta: Direktorat Pembinaan

Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan

Dasar dan Menengah, Departemen Pendidikan Nasional.

Sugiyono. 2011. Metode Peneitian Kuantitatif Kualitatif dan R&D. Bandung:

Alfabeta.

Sumanto. 2005. Pengetahuan Bahan untuk Mesin & Listrik. Jakarta: PT. Pradnya

Paramita.

Surdia, Tata. dan Kenji Chijiiwa. 2006. Teknik Pengecoran Logam. Jakarta: PT.

Pradnya Paramita.

Surdia, Tata. dan Shinroku Saito. 1999. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: PT.

Pradnya Paramita.

Tjitro, Soejono. dan Hendri. 2009. Pengaruh Fly Ash terhadap Kekuatan Tekan

dan Kekerasan Cetakan Pasir. Jurnal Teknik Mesin UK Petra Surabaya:

196-199.

Umardani, Yusuf. dan Erwin Sudrajat. 2007. Analisa Penggunaan Fly Ash sebagai

Material Dasar Pengganti Cetakan Pasir pada Pengecoran Besi Cor Ditinjau

dari Komposisi Campuran Cetakan. Jurnal Teknik Mesin FT-UNDIP,

Volume 9 Nomor 3: 10-14.

Widarto. et al. 2008. Teknik Pemesinan. Jakarta: Direktorat Jenderal Manajemen

Pendidikan Dasar dan Menengah, Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah

Kejuruan, Departemen Pendidikan Nasional.

pengaruh variasi komposisi sebagai material …lib.unnes.ac.id/30849/1/5201413023.pdf · i pengaruh...

Documents