- Digilib

Pros;d;nI! Pertemuan Ilm;ah Sa;ns Mater; 1997
1SSN1410 -2897
ANALISIS KUALIT AS PRODUK CORAN PELEK GOKART
DARI PADUAN ALUMINIUM.
Mudjijana2,dan Hadrizar
ABSTRAK
ANALISIS KUALITAS PRODUK CORAN PELEK GOKART DARI PADUAN ALUMINIUM.
Telah diteliti pengaruh
variasi tekanan pada cairan coran produk pelek gokart dari paduan aluminium buatan industri kecil. Kualitas produk dianalisis dari hasilhasil pengujian fisis dan mekanis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi tekanan pada cairan coran produk pelek gokart
memberikan sifat-sifat fisis dan mekanis semakin baik dan layak digunakan bila dibandingkan dengan pelek gokart yang ada di pasaran.
ABSTRACT
THE QUALITY ANALYSIS OF GOKART WHEEL CASTING PRODUCT OF ALUMINUM
ALLOYS. The effect of
pressure variation on the molten aluminum casting alloys for a "gokart" wheel produced at home industry has been investigated. The
physical and mechanical testing results were analyzed to determine the quality of the product. The result of the research shows that the
higher pressure on the molten casting the better the physical and mechanical properties of the wheel product, and they are more useable
compared with the gokart wheels on the market.
KEY WORD
Gokart wheel, Aluminum al/O)'s, Physical and mechanical properties,
PENDAHULUAN
TEORIDASAR
Aluminium paduan merupakan logam non
fero yang paling banyak digunakan sebagai bahan
dalam pembuatan komponen kendaran bermotor
termasuk pelek gokart. Hal ini disebabkan
aluminium paduan memiliki sifat yang ringan
dengan tetap memiliki kekuatan, tahan terhadap
korosi, mudah dibentuk, dan mudah dikerjakan
dengan mesin.
Pembuatan coran pelek gokart sebagai bahan
penelitian dilaksanakan di sebuah industri kecil. Di
industri kecil biasanya dihadapkan pada beberapa
permasalahan atau kendala
dalam
proses
Aluminium merupakan unsur logam yang
sangat melimpah, dan merupakan unsur kimia
terbanyak ketiga setelah oksigen dan silikon yang
membentuk lebih daTi 8% lapisan kerak bumi
(Kutz,1986). Penggunaan aluminium sebagai logam
setiap tahunnya adalah pada urutan yang kedua
setelah besi dan baja, yang tertinggi di antara logam
non fero. Hal ini disebabkan oleh sifat-sifatnya yang
ringan, tahan korosi, mudah dibentuk, konduktivitas
panas dan listrik yang tinggi, tidak beracun, dan
sifat-sifat yang menguntungkan lainnya. Kekuatan
mekaniknya dapat ditingkatkan dengan penambahan
unsur paduan seperti Cu, Mg, Si, Mn, Zn, Ni dan
sebagainya. Material ini dipergunakan didalam
bidang yang luas bukan saja untuk peralatan rumah
tangga tapi juga dipakai untuk keperluan material
pesawat terbang, mobil, kapal laut, konstruksi dan
sebagainya (Surdia,Saito,1985).
Bahan pelek biasanya dibuat daTi paduan AlSi, yang mengandung Si 5% dengan sedikit
mengandung Cu, Mg, Zn, dan unsur lain
(DeRoss,Alan). Paduan yang mengandung unsur
silikon mempunyai sifat mampu cor yang baik sekali
dan meningkatkan ketahanan terhadap korosi, serta
meningkatkan kekerasan tetapi kadar silikon yang
terlalu tinggi akan mengakibatkan bahan menjadi
rapuh. Unsur tembaga pada paduan aluminium akan
meningkatkan sifat mekanik yaitu kekerasan maupun
kekuatan tariknya sedangkan mampu comya jelek.
Sedangkan magnesium pada paduan aluminium akan
meningkatkan
sifat
permesinan, menjadikan
pengecoran lebih halus dan juga meningkatkan daya
tahan terhadap korosi. Disamping itu magnesium
menyebabkan benda bertambah ringan, dan juga
menghasilkan produknya. Adapun permasalahannya
adalah modal yang terbatas, peralatan produksi yang
kurang memadai, dan kualitas produk yang masih
rendah. Penelitian dilakukan untuk memberikan
gambaran tentang kualitas coran buatan industri
kecil dan kekurangannya sehingga untuk masa yang
akan datang dapat dibuat coran pelek gokart yang
lebih baik kualitasnya.
Penelitian sifat-sifat fisis dan mekanis yang
dilakukan meliputi pengujian sifat-sifat mekanis
yaitu uji tarik, uji impak Charpy, dan uji kekerasan
Brinell, dan pengujian sifat-sifat fisis yaitu meliputi
uji berat jenis, uji porositas, dan uji metalografi.
Pengujian sifat-sifat fisis dan mekanis ini dilakukan
terhadap pelek gokart buatan industri kecil dan juga
terhadap pelek gokart yang ada di pasaran sebagai
bahan pembandingnya. Tujuan penelitian ini adalah
menyelidiki pengaruh besamya variasi tekanan yang
diberikan pada cairan coffin terhadap sifat-sifat fisis
dan mekanis.
146
Prosidin Pertemuan I/miah Sains Materi /997
/SSN /4/0 -2897
meningkatkan ketahanan terhadap beban dapat merupakan larutan parlatoLarutan padat mudah
impak. Unsur seng akan meningkatkan kekerasan, terbentuk bila pelarut dan atom yang larut memiliki
kekuatan dan keuletan paduan (Djaprie, Van ukuran yang sarna dan struktur elektron yang serupa.
Larutan padat substitusi terjadi bila parameter kisi
Vlack,1985).
Paduan AI-Si tidak mempunyai pengaruh dati dua jenis logam atau lebih mempunyai ukuran
perlakuan panas (Surdia,Chijiiwa, 1976) dan diagram yang tidak banyak berbeda dan mempunyai jenis
fasanya ditunjukkan dalam gambar I. Titik eutektik
struktur yang sarna. Pelarutan padat menjadi terbatas
terjadi pada temperatur 577°C dan 12,6 % Si, larutan bila terdapat selisih ukuran jari-jari atom melebihi
padat terjadi pada sisi AI. Karena batas kelarutan
15% (Djaprie, Van Vlack,1983).
padat sangat kecil maka pengerasan penuaan sukar
diharapkan. Kalau paduan ini didinginkan pada
cetakan logam, setelah cairan logam diberi natrium
flourida kira-kira 0,05-1,1 % kadar logam natrium,
temperatur eutektik meningkat kira-kira 15°C, dan
komposisi eutektik bergeser ke daerah kaya Si kirakira pada 14% (Surdia,Saito, 1985)
Gambar 2 menunjukkan diagram rasa paduan
AI-Zn. Kelarutan seng dalam aluminium adalah
31,6% pada 527°C dan menurun hingga 5,6% pada
257°F. Laju korosi pada paduan ini dapat
diminimalkan dengan penambahan Cr dan perlakuan
panas. Paduan ini digunakan dalam aplikasi yang
memerlukan kekuatan tinggi dan ketahanan korosi
yang baik, misalnya bagian-bagian struktur pesawat
terbang (A vner, 1982).
Diagram rasa paduan AI-Mg (gambar 3)
memperlihatkan titik eutektik pada 450°C diantara
aluminium yang berisi 15,35% Mg dalam larutan
Gambar2. DiagramrasapaduanAI-Zn (Avner,1982,»
padat dan rasa /3 dalam komposisi mendekati rasio
stoichiometrik A13Mg2. lni adalah rase intermetalik
yang keras dan getas. Paduan yang baik mestinya
w:L
berisi magnesium yang kurang dari kelarutan
maksimum dalam larutan padat yakni 15,35% Mg
(Brick,et al., 1977).
Gambar 3.
Diagram rasa paduan AI-Mg (Brick,et
al.,1977)
Dalam pengecoran paduan aluminium,
temperatur tuang yang terlalu tinggi perlu dihindari,
sebab:
1. Temperatur tuang cairan paduan aluminium
Paduanadalahkombinasidari dua atau lebih
yang terlalu tinggi
akan menyebabkan
jenis fogam. Kombinasi ini dapat merupakan
pembekuan yang lambat sehingga butir-butir
campurandart dua struktur kristafin, atau paduan
menjadi kasar daD struktur menjadi lebih lunak.
Gambar
Diagram rasa paduan Al-Si (Djaprie, Van
V lack, 1983, Ilrnu dan Teknologi Bahan)
147
Pros;d;nJ!PertemuanI/m;ah Sa;nsMater; 1997
2.
1SSN1410-2897
Aluminium pada suhu tinggi mudah bereaksi
dengan uap air membentuk oksida aluminium
daDhidrogen. Gas ini mudah larut dalam logam
cairo Oleh karena itu peleburan paduan
aluminium pada hari lengas selalu lebih porous
daripada peleburan aluminium pada hari kering
atau dicairkan dalam dapur listrik. (Brick,et
al.,1977).
METODAPENELITIAN
Bahan yang digunakan untuk pembuatan
pelek gokart adalah sekrap pelek mobil dari
aluminium paduano Sekrap pelek mobil dipilih
karena komposisi kimia pelek mobil adalah paduan
Al-Si dengan 4,5-5,5% Si dan mengandung Cu, Mg,
Zn, dan unsur lain sehingga cocok untuk bahan
pembuatan pelek gokart. Analisis komposisi kimia
pelek gokart dilakukan dengan cara melarutkan
serbuk pelek kedalam HCl + HNOJ pekat dan
dianalisis seperti analisis air dengan menggunakan
metoda standar.
Bahan sekrap dicairkan dengan menggunakan
dapur peleburan sederhana terbuat dari tanah liat dan
kowi dari besi sekaligus sebagai ladel untuk
penuangan dengan arang sebagai bahan bakar, dan
pengecoran pelek gokart dilakukan dengan memberi
tekanan pada cairan coran dalam cetakan permanen
sesaatsetelah penuangan dengan mesin pres hidrolik
(gambar 4). Hal ini bertujuan untuk mengetahui
pengaruh pemberian tekanan pada cairan coran
terhadap sifat-sifat fisis dan mekanis pelek gokart
dan sebagaiupaya untuk memperbaiki kualitas coran
pelek gokart. Tekanan tuang yang diberikan adalah
75 kg/cm2, 100 kg/cm2, 125 kg/cm2, dan 150 kg/cm2.
Pelek gokart buatan industri kecil (gambar 5b) ini
diuji sifat-sifat fisis dan mekanisnya, begitu juga
terhadap pelek gokart yang ada di pasaran (gambar
5a) sebagai pembandingnya. Untuk selanjutnya
dibuat kode nama coran agar lebih mudah dalam
penulisannya dengan affirM sebagai berikut :
I. Pelek gokart yang ada di pasarandiberi kode A
2. Pelek gokart model dengan tekanan tuang 75
kg/cm2 diberi kode B-075
3. Pelek gokart model dengan tekanan tuang 100
kg/cm2 diberi kode B-.100
4. Pelek gokart model dengan tekanan tuang 125
kg/cm2 diberi kode 8- .125
5. Pelek 1okart model dengan tekanan tuang 150
kg/cm diberi kode 8-150
Pengujian sifat-sifat mekanis yang dilakukan
adalah pengujian tarik, pengujian irnpak dengan
metode Charpy, dan pengujian kekerasandengan
metodaBrine". Sedangkanpengujiansifat-sifat fisis
yang dilaksanakanadalah pengujian berat jenis,
pengujianporositas,danpengujianmetalografi.
Berat jenis diketahui dengan cara membagi
berat dibagi volume benda uji. Benda uji dibuat
balok dan ditimbang dengan timbangan analitis
untuk mengetahuiberatnyaserta diukur sisi-sisinya
untukmengetahuivolumebendauji tersebut.
Dalam pengujian porositasdigunakan teknik
sederhanauntuk mengetahuipersentaseporositas
yaitu denganmenggunakanplastik transparanyang
telah dibuat garis-garis membentuk kotak-kotak
seragamseluasfoto basil pemotretanterhadapbenda
uji.
Tekalan
G/-~~
~-;~7/
!:~~~~V
~--c( ,,'
~
,
::C
~
(elii<a1p~
(-~~ (Ir~
l~
Gambar4. Skemaprosespemberiantekananpadacairan
coran
Selanjutnya plastik tersebut diletakkan di alas
foto hasil pemotretan dan dihitung kotak-kotak hitam
yang menunjukkan porositas atau rongga udara dari
pelek. Persentaseporositas didapat dengan membagi
jumlah kotak hitam dengan seluruh kotak seluas foto
hasil pemotretan
BASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Hasil analisis komposisi kimia daD basil
pengujian sifat-sifat fisis daD mekanis pelek gokart
di pasaran daD pelek gokart basil industri kecil
(imitasi) disajikan pada label I daDII.
Berdasarkan data-data basil pengujian dalam
label II dapat dibuat grafik daD disajikan pada
gambar 6. Dari gambar 6 tampak bahwa semakin
tinggi tekanan tuang coran yang diberikan maka
akan semakin tinggi kekuatan tariknya.
148
Pros;d;nJlPertemuanIlm;ah Sa;nsMater; 19~7
ISSN1410-2897
semakin tinggi tekanan tuang yang diberikan pacta
coran maka coran tersebut akan semakin padat
sehingga menyebabkan coran semakin kuat daD ulet.
Selain dipengaruhi oleh kepadatan coran kekuatan
tarik juga dipengaruhi oleh unsur-unsur pactuan yaitu
silisium daD magnesium. Semakin tinggi komposisi
silisium daD magnesium dalam suatu pactuM, akan
semakin tinggi kekuatan tarik paduan tersebut.
Tetapi paduan tersebut akan menjadi rapuh bila
kandungan silisium terlalu tinggi.
Tabel II.
Gambar Sa. Bentuk dan ukuran-ukuran pelek gokart
tersedia di pasaran.
Hasil pengujian sifat-sifat fisis dan mekanis
pelek gokart yang acta di pasaran dan hasil
coran industri kecil (imitasi).
Keterangan: 0" = Kekuatan Tarik
& = Perpanjangan
K = Ketangguhan
BHN = Kekerasan Brine!!
y = Berat Jenis (kg/mJ)
GarnbarSb. Bentuk dan ukuran-ukuran pelek gokart
buatan industri kecil..
Tabel I. Komposisi kimia pelek gokart yang ada di pasaran
dan basil coran industri kecil (imitasi).
ttd = tak terdeteksi
Berdasarkan data-data hasil pengujian dalam
tabel II dapat dibuat grafik dan disajikan pada
gambar 6. Dari gambar 6 tampak bahwa semakin
tinggi tekanan tuang coran yang diberikan maka
akan semakin tinggi kekuatan tariknya.
Demikian juga halnya dengan perpanjangan,
semakin tinggi tekanan tuang maka akan semakin
besar perpanjangannya. Hal ini disebabkan oleh
Berdasarkanbasil pengujian impak Charry
(gambar 6), diketahui bahwa ketangguhancoran
akan semakintinggi seiring dengan semakintinggi
tekanan tuang yang diberikan. Hal inipun erat
hubungannyadengankepadatancoransepertihalnya
pada pengujian tarik. Dengan semakin tingginya
ketangguhancoranmaka berarticoran tersebutakan
semakin tahan terhadap pembebanan tiba-tiba
(kejut). Unsur magnesiumyang ada dalam coran
menyebabkan
coranmemiliki ketahananimpak yang
tinggi (Djaprie,Amstead,et
al,1990). Hasil pengujian
impakjuga dipengaruhioleh temperaturlingkungan
tempatlogamtersebutbekerja.
Hasil pengujian kekerasan (gambar 6)
memberikan kesimpulan bahwa semakin tinggi
tekanantuangyang diberikanmaka kekerasancoran
akan semakin tinggi. Kenyataan ini disebabkan
denganbertambahnyatekanantuang yang diberikan
makaberatjenis coransemakintinggi (tabel II) yang
tentunyamenyebabkan
coran semakinkeras.Tingkat
kekerasanselain dipengaruhioleh faktor kepadatan
149
Prosidinf!PertemuanIlm;ah Sa;nsMater; 1997
ISSN1410-2897
logam juga dipengaruhi oleh faktor besar butir clan
struktur mikronya. Suatu logam yang mempunyai
struktur butiran yang kasar clan besar, maka tingkat
kekerasanlogam tersebut akan lebih rendahjika
dibandingkan
dengan logam
sejenis yang
mempunyai struktur butiran yang lebih halus. Pada
logam yang mempunyai struktur butiran yang halus,
dislokasi yang terjadi akan terhalang oleh batas butir
yang rapat. Sebaliknya pada logam yang struktur
butirannya kasar clan besar, maka dislokasi yang
timbul pada logam tersebut akan mengalir dengan
cepat tanpa dihalangi oleh batas butir lain dalam
struktur logam tersebut (Djaprie, Van Vlack, 1983).
Herat jenis coran akan semakin tinggi dengan
meningkatnya tekanan tuang yang diberikan (tabel II
clan gambar 6). Kalau berat jenis dihubungkan
dengan prosentase porositas, dapat diketahui bahwa
coran yang mempunyai porositas tinggi maka berat
jenisnya rendah. Semakin tinggi porositas maka
berat jenis suatu coran akan semakin rendah.
Gambar8. Strukturmikro coran B-075 (142X)
Gambar9. Strukturmikro coranB-I00 (142X)
Garnbar6. Grafik hubungan antara kekuatan tarik,
perpanjangan,ketangguhanimpak, kekerasan
Brinell, beratjenis,danporositasdengan
tekanantuang.
Gambar10. Strukturmikro coran B-125 (142X)
Prosentase porositas coran akan semakin
rendah dengan semakin naiknya tekanan tuang
(gambar 6). Hal ini bisa terjadi karena dengan
bertambahnyatekanantuang yang diberikan maka
partikel-partikellogamakansemakinbergerakuntuk
mengisi ruang-ruang kosong yang masih ada
diantara partikel-partikel tersebut, sehingga coran
Gambar7. Strukturmikro coranA (142X)
150
1.
Pros;d;nf!PertemuanIlm;ah Sa;nsMater; 1997
ISSN1410-2897
yang dihasilkan akan semakin padat daD prosentase
porositasnya akan semakin kecil.
Dari foto basil pemotretan pada pengujian
metalografi (gambar 7-11) dapat dilihat bahwa
struktur butiran coran pelek gokart buatan industri
kecil akan semakin halus, kecil, rapat daD padat
seiring dengan bertambahnya tekanan tuang.
Sedangkan struktur butiran pelek gokart yang ada di
pasaran memperlihatkan butir yang besar daD kasar.
Struktur butiran coran B-O75 adalah yang paling
besar daD longgar sedangkan coran B-150
menunjukkan struktur butiran yang paling halus,
rapat daD parlato
2.
ketangguhan, kekerasan Brinell semakin besar,
sedangkan porositas daD struktur butir semakin
kecil.
Pelek gokart buatan industri kecil mempunyai
keuletan lebih baik dibanding dengan pelek
gokart yang ada di pasaran karena mempunyai
nilai
kekuatan tarik,
perpanjangan, daD
ketangguhan lebih besar, sehingga layak
dipergunakan.
Saran:
Untuk menghasilkan produk coran pelek
gokart yang berkualitas, maka harus dilakukan
pengontrolan terhadap temperatur daD waktu
penuangan yang tepat sehingga coran yang
dihasilkanakanmempunyaikualitasyangbaik.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih disampaikan kepada
Jurusan Teknik Mesin FT. UGM, bengkel Setia
sebagaitempatpengecoran, bengkelPirus sebagai
tempatpembuatanspesimen,daDsemuapihak yang
telah banyakmembantuhinggaselesainyapenelitian
ini.
DAFfARPUSTAKA
Gambar11. Strukturmikro coran B-150 (142X)
Struktur butiran daD besar butir berpengaruh
pada kekuatan daD sifat mekanik dari benda corallo
Benda coran yang memiliki struktur butiran yang
kecil daD rapat akan mempunyai kekuatan dan
keuletan yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan
logam sejenis yang struktur butirannya lebih besar
daD kasar. Hal ini disebabkan karena pada proses
deformasi, logam berbutir halus mempunyai
hambatan slip yang lebih besar.
Coran yang mempunyai struktur butiran yang halus,
kecil, rapat daD padat maka coran tersebut akan
mempunyai kekuatan tarik yang tinggi, keuletan
yang tinggi, ketahanan impak yang tinggi, tingkat
kekerasan yang tinggi, berat jenis yang tinggi, daD
porositas yang rendah.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Dari hasil pengujian sifat-sifat fisis daD mekanis
dapat disimpulkan sebagai berikut :
Makin tinggi tekanan pada cairan coran paduan
AI memberikan kekuatan tarik, perpanjangan,
ISI
[I] AMSTEAD,B.H. dan DJAPRIE,S., Teknologi
Mekanik, Jilid I, Edisi Ketujuh, Erlangga,
Jakarta,(1990).
[2] A VNER,S.H., Introduction to Physical
Metallurgy, Second Edition, Mc Graw Hill,
Tokyo,(1982).
[3] BRICK, et aI, Structure and Properties of
Engineering Materials, Fourth Edition, Mc
Graw Hill, Tokyo, (1977).
[4] DEROSS, ALAN. B., Aluminum Casting
Technology, The American Foundrymen's
Society,Aluminum AssociationCommittee.
[5] DJAPRIE, S, VAN VLACK, L.H., Ilmu dan
Teknologi Bahan, Edisi Kelima, Erlangga,
Jakarta,(1983).
[6] KUTZ, M, Mechanical Engineers Handbook,
JohnWiley and Sons,Inc. USA, (1986).
[7] SURDIA, T. dan CHIJIIWA, K., Teknik
Pengecoran Logam, Edisi Kedua, Pradnya
Paramita,Jakarta,(1976).
[8] SURDIA, T. dan SAITO, S., Pengetahuan
Bahan Teknik, Pradnya Paramita, Jakarta,
(1985).