BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengertian Umum Footsteprepository.untag-sby.ac.id/177/3/BAB 2.pdf · Jika kondisi footstep sudah parah dan pada bagian belakang sering kali turun, lebih baik

4

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Pengertian Umum Footstep

Fungsi dari part yang satu ini hanyalah sebagai dudukan telapak kaki ketika

mengendari motor. Baik sebagai seorang rider atau pun yang dibonceng, pasti akan

menggunakan part ini. terlebih jika motornya adalah motor sport, seperti Satria

Fu150CC. Meskipun hanya diinjak, footstep alias pijakan kaki baik depan maupun

belakang perlu dirawat. Agar pengendara atau pun yang diboncengi tetap nyaman

karena pijakan kaki dapat mempengaruhi keseimbangan.

Ciri-ciri pijakan kaki sudah tidak nyaman adalah apabila lapisan karet yang

menyelimuti footstep bagian besi sudah tipis, pada sepeda motor bebek. Sehingga

kaki mudah slip ketika basah. Apalagi saat longgar, karet pun bisa terlepas dari

tempatnya. Selain itu pijakan kaki untuk penumpang pun juga perlu dicek, selain

modelnya cukup banyak, pijakan kaki bagian penumpang juga sering kali buka tutup

karena memiliki engsel. Jika kondisi footstep sudah parah dan pada bagian belakang

sering kali turun, lebih baik ganti karet bagian luar.

2.2 Pengertian Aluminium

Aluminium merupakan salah satu jenis logam yang terdapat pada kerak bumi.

Meski jumlahnya cukup banyak, aluminium jarang ditemukan dalam bentuk aslinya.

Biasanya, aluminium terdapat dalam batuan sejenis bauxite dan cryolite. Sebagian

besar aluminium yang digunakan dalam proses industri diekstraksi melalui proses

bernama Hall-Heroult. Dalam proses ini, aluminium oksida dihilangkan dari cryolite

yang telah dilelehkan kemudian dialiri listrik untuk mengubahnya menjadi

aluminium alami.

2.2.1 Karakteristik Aluminium

Sifat Fisik

Nomor atom 13

Berat atom 26,981

Klasifikasi Pasca transisi Logam

Kepadatan 2.70 gram per cm3

Titik leleh 660,32 ° C, 1220,58 ° F

Titik didih 2519 ° C, 4566 ° F

Tabel. 2.1. Karakteristik Al

2.2.2 Fakta Mengenai Aluminium

Aluminium membuat sekitar 8% dari kerak bumi berat.

Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknik UNTAG Surabaya

5

Aluminium 100% dapat didaur ulang dan mempertahankan sifat fisik yang

sama setelah daur ulang sebagai aluminium asli.

Ketika aluminium bereaksi dengan asam klorida, menghasilkan gas

hidrogen.

Daur ulang aluminium hanya memakan waktu sekitar 5% dari energi yang

dibutuhkan untuk mengekstrak aluminium dari bijih bauksit .

Aluminium tidak memiliki fungsi yang diketahui dalam biologi.

Pada pertengahan 1800-an aluminium lebih mahal daripada emas.

2.2.3 Pengaruh temperatur Aluminium

Perubahan temperatur penuangan pada proses pengecoran logam Aluminium

akan mempengaruhi laju pembekuan dan penyebab tejadinya cacat porositi sehingga

akan mempengaruhi sifat mekanis coran paduan Aluminium. Semakin

meningkatnya temperatur penuangan akan menghasilkan bentuk struktur mikro dan

sifat mekanis yang berbeda. Sebab semakin tinggi temperatur penuangan

menyebabkan delta temperatur liquid - undercooling semakin tinggi dan tingginya

temperatur penuangan menyebabkan terjebaknya gas hidrogen semakin banyak

sehingga nilai kekuatan tarik elongasi dan nilai kekerasan mengalami penurunan.

Dengan studi literatur yang ada maka dilakukan percobaan pada pengecoran

Aluminium, dengan memakai cetakan permanen mold test bar dengan standart US

dengan kondisi temperatur mold 400C. Pengecoran ini dilakukan dengan temperatur

penuangan yang bervariasi yaitu 640C 660C 680C 700C 720C 740C dan 760C

dengan banyaknya test bar tiga buah disetiap temperatur penuangan. Dimana test bar

tersebut sudah tercetak dua buah spesimen uji tarik satu spesimen uji kekerasan dan

foto mikromakro.

Waktu penuangan 10 detik dan pembongkaran dilakukan 5 menit kemudian

coran dibiarkan diudara terbuka dengan temperatur ruang 45C. Dari percobaan

tersebut maka dilakukan pengujian tarik kekerasan dan foto makromikro. Pengujian

kekerasan dilakukan ada dua cara yaitu pertama pengujian kekerasan dilakukan pada

tepi coran0l mm 18 mm dan 35 mm dan kedua pengujian kekerasan dilakukan di

tengah coran 11 mm dari tepi coran. Pengamatan foto makro dan mikro dilakukan

pada masing-masing temperatur penuangan di 01 mm daerah pengaruh initial

chilling 35 mm dari tepi coran untuk mengetahui pengaruh laju pembekuan dan

daerah tengah coran untuk mengetahui cacat porositi. Berdasarkan percobaan

tersebut didapatkan sebuah fenomena dimana semakin tinggi temperatur penuangan

semakin besar delta temperatur liquid-undercooling sehingga mempengaruhi bentuk

butiran yang semakin membesar akibatnya menurunkan nilai kekerasan hal ini

terlihat pada nilai kekerasan pada temperatur penuangan 640C di 01 mm dari tepi

coran sebesar 6905 HV sedangkan pada temperatur penuangan 760C sebesar 6557

HV. Pada masing-masing test bar dari 01 mm hingga 11 mm dari tepi coran

kekerasan semakin menurun yang disebabkan oleh perbedaan thermal gradiennya.

Begitu juga terjadinya perubahan didaerah pengaruh initial chilling dimana

semakin tinggi temperatur penuangan daerah pengaruh initial chilling ini semakin

kedalam dari tepi coran. Begitu pula terbentuknya cacat porositi dimana semakin

tinggi temperatur penuangan jumlah porositi semakin banyak sehingga

mempengaruhi nilai kekuatan tarik dan elongasi yang semakin menurun.



6

2.2.4 Pedoman peleburan Al/Al paduan

Aluminium dan Aluminium paduan dapat dilebur dengan baik, tanpa kontaminasi

gas Hidrogen, bila pokok-pokok penting proses peleburan dikuti dengan tepat dan

cermat. Disamping itu bahan baku yang bersih, tanpa pemuatan tambahan serta

proses-proses yang mengaduk cairan (modifikasi, grainrefining), akan sangat

mengurangi potensi kontaminasi gas tersebut.

Yang paling utama pada proses peleburan Aluminium/Aluminium paduan

adalah: “perhatikan dengan saksama pokok-pokok penting proses peleburan”.

Pokok-pokok penting proses peleburan Al/Al paduan. 1) Pemanasan tidak lebih dari 770

oC. Diatas temperatur tersebut akan

terjadi kontaminasi gas H2 yang besar sehingga menjadi porositas pada

produk cor.

2) Gunakan selalu bahan baku dan alat-alat yang bersih dan kering. Al-ingot

dari dari pabrik Aluminium sekunder bersertifikat hasil analisa

merupakan pilihan terbaik pada proses ini. Untuk penggunaan bahan daur

ulang maupun skrap, perhatikan kebersihannya (pasir cetak, oli, air,

sampah dll).

3) Krusibel harus bebas retak dan bersih dari dari sisa-sisa cairan maupun

kotoran lainnya sebelum proses dimulai. Sisa cairan yang umumnya

berupa oksida akan mengakibatkan terbentuknya inklusi-inklusi keras

didalam produk serta menjadi tempat gas-gas menempel atau terjebak.

Sedangkan retak rambut sekalipun tidak tertembus cairan namun akibat

tekanan yang tinggi diruang bakar (terutama pada tanur berbahan bakar

minyak) akan dapat dilalui oleh gas-gas sisa pembakaran (khususnya H2)

sehingga masuk kedalam cairan.

4) Bahan baku hanya dimuatkan kedalam krusibel yang telah panas.

Demikian halnya peralatan, harus dipanaskan terlebih dahulu sebelum

digunakan.

5) Perhatikan bahwa Aluminium paduan bebas Cu dilarang dilebur

menggunakan krusibel bekas Aluminium berpaduan Cu. Pada umumnya

Cu akan mengendap didasar dan atau tersisa pada dinding krisibel

sehingga selalu akan menaikkan kandungan Cu pada bahan hasil proses

peleburan selanjutnya. Untuk kasus seperti diatas, sebaiknya sebelum

melakukan proses peleburan Al paduan non Cu, terlebih dahulu

dilakukan proses peleburan antara dengan tujuan untuk membersihkan

sisa-sisa dan endapan Cu dari dalam krusibel.

6) Kontrol temperatur setelah pencairan harus sangat diperhatikan serta

serendah mungkin sehingga kontaminasi gas dapat ditekan. Holding

temperatur dianjurkan hanya sedikit diatas suhu liquidusnya. Barulah

menjelang proses penuangan, temperatur dinaikkan hingga temperatur

tapping secepat mungkin.

7) Perbandingan ramuan antara ingot dengan bahan daur ulang yang baik

adalah 40 : 60. Dengan catatan perbandingan dapat berbeda hanya

dengan menambahkan persentase ingot. Perbandingan ramuan sebaiknya

dipertahankan tetap, sebab perubahan yang sering dilakukan hanya akan

menurunkan kualitas hasil peleburan.



7

8) Bila proses peleburan disertai dengan pembubuhan bahan aditiv

(modifikasi, grain refining dll) perhatikan bahwa bahan-bahan tersebut

harus kering (kelembaban maksimum 0.1%). Pengeringan dapat

dilakukan dengan cara pemanasan awal baik didalam tungku pemanas

ataupun memanfaatkan udara panas buangan dari tanur krusibel. Perlu

diketahui, bahwa pada umumnya bahan-bahan tersebut bersifat

higroskopis. Pada penyimpanan dalam waktu lama serta akibat dari

kelembaban udara biasanya memiliki kelembaban 0.5% – 1%.

9) Permukaan cairan Aluminium selalu diselimuti oleh Al2O3. Selimut ini

penting bagi pencegahan kontaminasi gas lainnya sehingga harus selalu

dijaga utuh. Bila selimut ini rusak, akan segera terbentuk selimut baru

sebagai hasil reaksi antara cairan Al dengan udara. Hasil sampingan dari

reaksi tersebut adalah gas H2 yang masuk kedalam cairan. Disamping

itu, mengingat berat jenis oksida aluminium mirip dengan Aluminium itu

sendiri, maka pada saat rusak oksida ini dapat tenggelam dan menjadi

inklusi

2.3 Pengertian Magnesium

Magnesium adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki simbol Mg

dan nomor atom 12 serta berat atom 24,31. Magnesium adalah elemen terbanyak

kedelapan yang membentuk 2% berat kulit bumi, serta merupakan unsur terlarut

ketiga terbanyak pada air laut. Logam alkali tanah ini terutama digunakan sebagai

zat campuran (alloy) untuk membuat campuran alumunium-magnesium yang sering

disebut "magnalium" atau "magnelium".

Magnesium merupakan salah satu jenis logam ringan dengan karakteritik sama

dengan aluminium tetapi magnesium memiliki titik cair yang lebih rendah dari pada

aluminium. Seperti pada aluminium, magnesium juga sangat mudah bersenyawa

dengan udara (Oksgen).Perbedaannya dengan aluminium ialah dimana magnesium

memiliki permukaan yang keropos yang disebabkan oleh serangan kelembaban

udara karena oxid film yang terbentuk pada permukaan magnesium ini hanya

mampu melindunginya dari udara yang kering.Unsur air dan garam pada

kelembaban udara sangat mempengaruhi ketahanan lapisan oxid pada magnesium

dalam melindunginya dari gangguan korosi.Untuk itu benda kerja yang

menggunakan bahan magnesium ini diperlukan lapisan tambahan perlindungan

seperti cat atau meni.

Magnesium murni memiliki kekuatan tarik sebesar 110 N/mm2 dalam bentuk

hasil pengecoran (Casting), angka kekuatan tarik ini dapat ditingkatkan melalui

proses pengerjaan. Magnesium bersifat lembut dengan modulus elsatis yang sangat

rendah. Magnesium memiliki perbedaan dengan logam-logam lain termasuk dengan

aluminium, besi tembaga dan nickel dalam sifat pengerjaannya dimana magnesium

memiliki struktur yang berada didalam kisi hexagonal sehingga tidak mudah terjadi

slip. Oleh karena itu,magnesium tidak mudah dibentuk dengan pengerjaan

dingin.Disamping itu, presentase perpanjangannya hanya mencapai 5 % dan hanya

mungkin dicapai melalui pengerjaan panas.



8

2.3.1 Sifat Fisik Magnesium

Tabel 2.2. Tabel Sifat Fisika Magnesium

2.3.2 Sifat Kimia Magnesium

Magnesium oksida merupakan oksida basa sederhana.

Reaksi Kimia dan Sifat

Reaksi dengan air MgO + H2O --> Mg(OH)2

Reaksi dengan udara Menghasilkan MO dan M3N2 jika dipanaskan

Reaksi dengan Hidrogen tidak bereaksi

Reaksi dengan klor M + X2 --> (dipanaskan) --> MX2 (garam)

Massa 1,738 gr/cm3

Tabel 2.3. Tabel Sifat kimia Magnesium

2.3.3 Sifat mekanik Magnesium

Rapat massa magnesium adalah 1,738 gram/cm3.

http://2.bp.blogspot.com/_L_bl7NPyF9U/TVJV0Hy_dlI/AAAAAAAAAJM/bJATy0jK3kc/s1600/Magnesium.png



9

Magnesium murni memiliki kekuatan tarik sebesar 110 N/mm2 dalam

bentuk hasil pengecoran (Casting)

2.4 Pemanfaatan Abu dasar Batu Bara

Pemanfaatan abu merupakan salah satu cara menangani abu hasil pembakaran

batubara yang yang jumlahnya sangat besar. Walaupun nilai ekonominya rendah,

tetapi setidaknya pemanfaatan ini dapat mengurangi biaya penanganan limbah. Dari

ketiga jenis abu batubara yakni abu-terbang, abu-dasar dan abu terak yang reaktif

dan mempunyai daya ikat adalah abu terbang (FA) dan abu dasar (BA), sedangkan

abu terak tidak reaktif sehingga hanya sesuai untuk pemanfaatan sebagai bahan

pengisi untuk keperluan kontruski jalan dan timbunan tanah (landfill). Pasar utama

bagi pemanfaatan abu batubara terdiri dari empat kelompok yakni semen, bahan

bangunan, teknik sipil dan pertanian. Dalam Tabel 1. dijelaskan penggunaan abu

batubara pada masing-masing kelompok aplikasi.

Dua sifat kimia yang paling penting dalam pemanfaatan abu adalah kadar

karbon (un-burn carbon) dan komposisi kimianya. Kadar karbon biasanya dianalisis

sebagai hilang bakar (loss on ignition). Abu dasar (slag) biasanya mempunyai kadar

karbon rendah. Sedangkan kadar karbon dalam abu terbang sangat bervariasi

tergantung sistem pembakaran, pengoperasian PLTU, serta ukuran partikel

batubara. Kadar karbon naik dengan naiknya ukuran partikel abu.

Komponen utama abu batubara terdiri dari Al2O3, SiO2, Fe2O3, CaO, MgO,

Na2O, K2O dan SO3. Kadar masing-masing komponen tersebut tergantung jenis

batubara dan sistem penambangannya. Komposisi abu batubara sangat berpengaruh

terhadap sifat fisik dan selanjutnya menentukan peruntukan pemanfaatannya.

Sebagai contoh, dalam Tabel 2 ditunjukkan persyaratan sifat kimia dan sifat fisik

abu batubara untuk digunakan dalam aplikasi kelompok semen dan bangunan.

Tahap pertama dalam pemanfaatan abu batubara adalah melakukan karakterisasi

(analisis) secara menyeluruh terhadap sifat kimia, sifat fisik dan mikroskopi agar

aplikasi yang optimal dapat diprediksi. Setelah aplikasi yang sesuai ditentukan

selanjutnya dilakukan uji coba skala laboratorium. Secara umum, hanya bahan baku

yang homogen (komposisi dan ukuran) yang dapat dimanfaatkan. Oleh karena itu,

apabila pemanfaatan abu akan dilakukan ke tahap komersial maka tahapan pertama

pemanfaatan abu batubara adalah preparasi meliputi homogenisasi. Apabila dalam

aplikasi diperlukan ukuran abu dengan fraksi tertentu maka dilakukan proses

klasifikasi ukuran. Abu terak (slag) biasanya dipisahkan dari abu terbang atau abu

dasar, terutama apabila aplikasi memerlukan abu yang bersifat reaktif atau bersifat

pozolanik. Apabila akan dimanfaatkan, abu terak digerus kemudian diayak sesuai

dengan ukuran yang diperlukan.



10

2.4.1 Aplikasi Abu Batubara

Pasar Aplikasi Teknik aplikasi

Semen

Sbg b.baku Pengganti clay (10-20% dari clay asli

Sbg campuran Rasio pencamp. dg semen 5% atau kurang

Semen fly ash

Rasio semen: FA sampai 30%

Kelas A : 5–10%

Kelas B: 10-20%

Kelas C: 20-30%

Ready-mixed Rasio pencampuran 20-30% dari semen

Bangunan

Agregat Pengganti agregat beton ringan

Agregat ringan

artifisial

Pengganti expansive shale (pencampuran-

granulasi-pemanggangan)

Genteng, bata,

keramik Pengganti clay

Produk beton Blok/batako : semen+agregat+kapur+flyash

Sipil

Pengisi aspal Pengganti bubuk batukapur

Material dasar

(base material)

Pengganti pasir dan gravel untuk dasar,

distabilkan dg semen atau kapur

Penstabil tanah Sebagai bahan pengisi lapisan tanah

Pertanian

Pupuk Pengganti pupuk K dan Mg

Kompos Campuran fly ash dg lumpur sampah organic

Tabel 2.4. Aplikasi Abu Batu Bara

Dalam proses pembatubaraan, maturitas organik sebenarnya menggambarkan

perubahan konsentrasi dari setiap unsur utama pembentuk batubara. Berikut ini

ditunjukkan contoh analisis dari masing – masing unsur yang terdapat dalam setiap

tahapan pembatubaraan.

Tabel 2.5. Tabel analisis batu bara

2.5 Kualitas batu bara

Dalam pemanfaatannya, batubara harus diketahui terlebih dulu kualitasnya. Hal

ini dimaksudkan agar spesifikasi mesin atau peralatan yang memanfaatkan batubara

sebagai bahan bakarnya sesuai dengan mutu batubara yang akan digunakan,



11

sehingga mesin – mesin tersebut dapat berfungsi optimal dan tahan lama. Secara

umum, parameter kualitas batubara yang lazim digunakan adalah kalori, kadar

kelembaban, kandungan zat terbang, kadar abu, kadar karbon, kadar sulfur, ukuran,

dan tingkat ketergerusan, disamping parameter lain seperti analisis unsur yang

terdapat dalam abu (SiO2, Al2O3, P2O5,Fe2O3, dll), analisis komposisi sulfur (pyritic

sulfur, sulfate sulfur, organic sulfur), dan titik leleh abu (ash fusion temperature).

Mengambil contoh pembangkit listrik tenaga uap batubara, pengaruh – pengaruh

parameter di atas terhadap peralatan pembangkitan listrik adalah sebagai berikut:

1) Kalori (Calorific Value atau CV, satuan cal/gr atau kcal/kg)

CV sangat berpengaruh terhadap pengoperasian pulveriser/mill, pipa batubara

dan windbox, serta burner. Semakin tinggi CV maka aliran batubara setiap jam-nya

semakin rendah sehingga kecepatan coal feeder harus disesuaikan. Untuk batubara

dengan kadar kelembaban dan tingkat ketergerusan yang sama, maka dengan CV

yang tinggi menyebabkan pulveriser akan beroperasi di bawah kapasitas normalnya

(menurut desain), atau dengan kata lain operating ratio-nya menjadi lebih rendah.

2) Kadar kelembaban (Moisture, satuan %)

Hasil analisis untuk kelembaban terbagi menjadi free moisture (FM) dan

inherent moisture (IM). Adapun jumlah dari keduanya disebut dengan total moisture

(TM). Kadar kelembaban mempengaruhi jumlah pemakaian udara primernya.

Batubara berkadar kelembaban tinggi akan membutuhkan udara primer lebih banyak

untuk mengeringkan batubara tersebut pada suhu yang ditetapkan oleh output

pulveriser.

3) Zat terbang (Volatile Matter atau VM, satuan %)

Kandungan VM mempengaruhi kesempurnaan pembakaran dan intensitas api.

Penilaian tersebut didasarkan pada perbandingan antara kandungan karbon (fixed

carbon) dengan zat terbang, yang disebut dengan rasio bahan bakar (fuel ratio). Fuel

Ratio = Fixed Carbon / Volatile Matter Semakin tinggi nilai fuel ratio maka jumlah

karbon di dalam batubara yang tidak terbakar juga semakin banyak. Kemudian bila

perbandingan tersebut nilainya lebih dari 1.2, pengapian akan kurang bagus

sehingga mengakibatkan kecepatan pembakaran menurun.

4) Kadar abu (Ash content, satuan %)

Kandungan abu akan terbawa bersama gas pembakaran melalui ruang bakar dan

daerah konversi dalam bentuk abu terbang (fly ash) yang jumlahnya mencapai 80% ,

dan abu dasar sebanyak 20%. Semakin tinggi kadar abu, secara umum akan

mempengaruhi tingkat pengotoran (fouling), keausan, dan korosi peralatan yang

dilalui.

5) Kadar karbon (Fixed Carbon atau FC, satuan %)

Nilai kadar karbon diperoleh melalui pengurangan angka 100 dengan jumlah

kadar air (kelembaban), kadar abu, dan jumlah zat terbang. Nilai ini semakin

bertambah seiring dengan tingkat pembatubaraan. Kadar karbon dan jumlah zat

terbang digunakan sebagai perhitungan untuk menilai kualitas bahan bakar, yaitu

berupa nilai fuel ratio sebagaimana dijelaskan di atas.

6) Kadar sulfur (Sulfur content, satuan %)

Kandungan sulfur dalam batubara terbagi dalam pyritic sulfur, sulfate sulfur,

dan organic sulfur. Namun secara umum, penilaian kandungan sulfur dalam

batubara dinyatakan dalam Total Sulfur (TS). Kandungan sulfur berpengaruh



12

terhadap tingkat korosi sisi dingin yang terjadi pada elemen pemanas udara,

terutama apabila suhu kerja lebih rendah dari pada titik embun sulfur, disamping

berpengaruh terhadap efektivitas penangkapan abu pada peralatan electrostatic

precipitator.

7) Ukuran (Coal size)

Ukuran butir batubara dibatasi pada rentang butir halus (pulverized coal atau

dust coal) dan butir kasar (lump coal). Butir paling halus untuk ukuran maksimum

3mm, sedangkan butir paling kasar sampai dengan ukuran 50mm.

8) Tingkat ketergerusan (Hardgrove Grindability Index atau HGI)

Kinerja pulveriser atau mill dirancang pada nilai HGI tertentu. Untuk HGI lebih

rendah, kapasitasnya harus beroperasi lebih rendah dari nilai standarnya pula untuk

menghasilkan tingkat kehalusan (fineness) yang sama.

2.6 Jenis – jenis batu bara

Tabel 2.6. Tabel. Parameter berbagai jenis batu bara

2.7 Pengertian Pengecoran

Pengecoran adalah suatu proses manufaktur yang menggunakan logam cair dan

cetakan untuk menghasilkan parts dengan bentuk yang mendekati bentuk geometri

akhir produk jadi. Logam cair akan dituangkan atau ditekan ke dalam cetakan yang

memiliki rongga sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Setelah logam cair

memenuhi rongga dan kembali ke bentuk padat, selanjutnya cetakan disingkirkan

dan hasil cor dapat digunakan untuk proses sekunder. Pasir hijau untuk pengecoran

digunakan sekitar 75 percent dari 23 million tons coran yang diproduksi dalam USA

setiap tahunnya.



13

Proses pengecoran sendiri dibedakan menjadi dua macam, yaitu traditional

casting dan non-traditional/contemporary casting.

Teknik traditional terdiri atas :

1) Sand-Mold Casting

2) Dry-Sand Casting

3) Shell-Mold Casting

4) Full-Mold Casting

5) Cement-Mold Casting

6) Vacuum-Mold Casting

Sedangkan teknik non-traditional terbagi atas :

1) High-Pressure Die Casting

2) Permanent-Mold Casting

3) Centrifugal Casting

4) Plaster-Mold Casting

5) Investment Casting

6) Solid-Ceramic Casting

Perbedaan secara mendasar di antara keduanya adalah bahwa contemporary

casting tidak bergantung pada pasir dalam pembuatan cetakannya. Perbedaan

lainnya adalah bahwa contemporary casting biasanya digunakan untuk

menghasilkan produk dengan geometriyang kecil relatif dibandingkan bila

menggunakan traditional casting. Hasil coran non-traditional casting juga tidak

memerlukan proses tambahan untuk penyelesaian permukaan. Jenis logam yang

kebanyakan digunakan di dalam proses pengecoran adalah logam besi bersama-sama

dengan aluminium, kuningan, perak, dan beberapa material non logam lainnya.

2.8 Proses Pembuatan Cetakan Pasir

Langkah – langkah proses pembuatan cetakan pasir adalah antara lain :

Persiapkan flask, lantai yang bersih dan pola kayu produk dan gating

systemnya. Perlu diingat agar pola kayu sudah dilakukan waxing dengan lilin

batangan.

1) Pembuatan pasir inti dari backing sand. Pembuatan inti dilakukan berulang-

ulang. Karena inti yang dihasilkan terdapat retak, hal ini terjadi karena kurang

padatnya inti pada proses ramming atau proses pencabutan dari cetakan inti

yang terlalu tergesa-gesa. Sehingga harus diperbaiki dengan penambahan

molasses dan dilakukan ramming yang lebih kuat.

2) Pisahkan kup dan drag pola kayu. Taburi tepung terigu di taburi pada lantai

yang dibersihkan. Pola kayu bagian drag pertama kali ditutupi dengan pasir

muka hingga seluuh bagian pola kayu (produk + gating system) tertutupi oleh

pasir muka.

3) Tambahkan dengan pasir belakang (backing sand), lalu diramming dengan

bantuan palu dan rammer agar pasir menjadi padat. Proses dilakukan sebanyak

3 kali. Setiap awal penaburan pasir diberikan guratan pada lapisan pasir

sebelumnya. Bertujuan agar pasir menjadi homogen dan menyatu terikat antar

partikel pasir.

4) Balik drag serta letakkan kup pada bagian atas posisi drag dengan posisi yang

tetap. Setelah kup berada pada posisinya, lakukan langkah 1-3. Untuk benda cor



14

dengan pola belah, penempatan harus dilakukan dengan hati – hati agar pola

dan gating sistemnya tidak bergerak sehingga tidak menimbulkan cacat akibat

pergeseran pola.

5) Angkat pola yang telah dipadatkan dengan pasir dari bagian drag dan kup.

Keluarkan pola yang berada pada cetakan pasir dengan menggunakan ulir.

Pengeluaran pola harus dilakukan dengan hati-hati agar cetakan pasirnya tidak

rusak. Pada saat praktikum, pencabutan pola sangat sulit sekali untuk

dilakukan. Hal ini dapat disebabkan oleh pelapisan lilin yang kurang merata

dan benda cor yang memiliki dimensi agak besar dan bersudut Kerusakan yang

dihasilkan pada cetakan pasir setelah pencabutan pola terbilang banyak. Namun

segera dilakukan proses perbaikan dengan menggunakan pasir reparasi. didalam

cetakan pasir.

6) Bersihkan cetakan kemudian berikan coating cetakan pada bagian yang

diperbaiki agar permukaan cetakan menjadi rata. Pemberian coating bertujuan

agar pasir tidak mengalami pengikikisan oleh logam cair serta memperbaiki

sifat mekanis dari permukaan logam. Kemudian cetakan dibakar dengan

menggunakan api agar coating menyatu dengan butiran pasir dan butiran pasir

tidak masuk kedalam logam cair.

7) Setelah selesai proses coating, hal yang dilakukan selanjutnya adalah penyatuan

kup dan drag yang kemudian dieratkan dengan menggunakan pengikat kawat.

Saat penyatuan antara kup dan drag terjadi ambruknya pasir cetak sehingga

bentuk cetakan menjadi tidak beraturan. Ini disebabkan akibat kurang padatnya

pasir disekitar pola dan banyak bagian dari pola yang bersudut. Seharusnya

pada bagian bersudut tersebut dilakukan fillet agar permukaan lebih membulat

(rounded).

8) Letakkan cetakan pasir diatas tatakan dan tempatkan didekat dapur peleburan

logam. Letakkan cetakan dengan sprue menghadap keatas. Seharusnya pada

bagian sprue diberikan sedikit area cekung sebagai pouring basin agar pada saat

penuangan tidak terjadi turbulensi.

Proses pengecoran meliputi: pembuatan cetakan, persiapan dan peleburan logam,

penuangan logam cair ke dalam cetakan, pembersihan coran dan proses daur ulang

pasir cetakan. Produk pengecoran disebut coran atau benda cor. Berat coran itu

sendiri berbeda, mulai dari beberapa ratus gram sampai beberapa ton dengan

komposisi yang berbeda, mulai dari beberapa ratus gram sampai beberapa ton

dengan komposisi yang berbeda dan hamper semua logam atau paduan dapat dilebur

dan dicor.

Proses pengecoran secara garis besar dapat dibedakan dalam proses pengecoran

dan proses percetakan. Pada proses pengeceron tidak digunakan tekanan sewaktu

mengisi rongga cetakan, sedang pada proses pencetakan logam cair ditekan agar

mengisi rongga cetakan. Karena pengisian logam berbeda, cetakan pun berbeda,

sehingga pada proses percetakan cetakan umumnya dibuat dari loga. Pada proses

pengecoran cetakan biasanya dibuat dari pasir meskipun ada kalanya digunakan pula

plaster, lempung, keramik atau bahan tahan api lainnya.

2.9 Terminologi Pengecoran dengan Cetakan Pasir

Secara umum cetakan harus memiliki bagian-bagian utama sebagai berikut :



15

1) Cavity (rongga cetakan), merupakan ruangan tempat logam cair yang

dituangkan kedalam cetakan. Bentuk rongga ini sama dengan benda kerja yang

akan dicor. Rongga cetakan dibuat dengan menggunakan pola.

2) Core (inti), fungsinya adalah membuat rongga pada benda coran. Inti dibuat

terpisah dengan cetakan dan dirakit pada saat cetakan akan digunakan. Bahan

inti harus tahan menahan temperatur cair logam paling kurang bahannya dari

pasir.

3) Gating sistem (sistem saluran masuk), merupakan saluran masuk kerongga

cetakan dari saluran turun. Gating sistem suatu cetakan dapat lebih dari satu,

tergantung dengan ukuran rongga cetakan yang akan diisi oleh logam cair.

4) Sprue (Saluran turun), merupakan saluran masuk dari luar dengan posisi

vertikal. Saluran ini juga dapat lebih dari satu, tergantung kecepatan penuangan

yang diinginkan. Pouring basin, merupakan lekukan pada cetakan yang fungsi

utamanya adalah untuk mengurangi kecepatan logam cair masuk langsung dari

ladle ke sprue. Kecepatan aliran logam yang tinggi dapat terjadi erosi pada

sprue dan terbawanya kotoran-kotoran logam cair yang berasal dari tungku

kerongga cetakan.

5) Raiser (penambah), merupakan cadangan logam cair yang berguna dalam

mengisi kembali rongga cetakan bila terjadi penyusutan akibat solidifikasi.

2.10 Pengecoran Cetakan Pasir

Pengecoran dengan cetakan pasir melibatkan aktivitas-aktivitas seperti

menempatkan pola dalam kumpulan pasir untuk membentuk rongga cetak, membuat

sistem saluran, mengisi rongga cetak dengan logam cair, membiarkan logam cair

membeku, membongkar cetakan yang berisi produk cord an membersihkan produk

cor. Hingga sekarang, proses pengecoran dengan cetakan pasir masih menjadi

andalan industri pengecoran terutam industri-industri kecil. Tahapan yang lebih

umum tentang pengecoran cetakan pasir diperlihatkan dalam gambar dibawah ini.

1. Pasir

Kebanyakan pasir yang digunakan dalam pengecoran adalah pasir silika (SiO2).

Pasir merupakan produk dari hancurnya batu-batuan dalam jangka waktu lama.

Alasan pemakaian pasir sebagai bahan cetakan adalah karena murah dan

ketahanannya terhadap temperature tinggi. Ada dua jenis pasir yang umum

digunakan yaitu naturally bonded (banks sands) dan synthetic (lake sands). Karena

komposisinya mudah diatur, pasir sinetik lebih disukai oleh banyak industri

pengecoran.

2. Jenis Cetakan Pasir

Ada tiga jenis cetakan pasir yaitu green sand, cold-box dan no-bake mold.

Cetakan yang banyak digunakan dan paling murah adalah jenis green sand mold

(cetakan pasir basah). Kata “basah” dalam cetakan pasir basah berati pasir cetak itu

masih cukup mengandung air atau lembab ketika logam cair dituangkan ke cetakan

itu. Istilah lain setelah cetakan membeku dan dingin. Seperti cetakan, inti harus kuat,

permeabilitas baik, tahan panas dan tidak mudah hancur (tidak rapuh).

3. Operasi Pengecoran Cetakan Pasir



16

Operasi pengecoran dengan cetakan pasir melibatkan tahapan proses

perancangan produk cor, pembuatan pola dan inti, pembuatan cetakan, penuangan

logam cair dan pembongkaran produk cor.

2.11 Proses Peleburan Logam

Peleburan logam merupakan aspek terpenting dalam operasi-operasi pengecoran

karena berpengaruh langsung pada kualitas produk cor. Pada proses peleburan,

mula-mula muatan yang terdiri dari logam, unsur-unsur paduan dan material lainnya

seperti fluks dan unsur pembentuk terak dimasukkan kedalam tungku.

Fluks adalah senyawa inorganic yang dapat “membersihkan” logam cair dengan

menghilangkan gas-gas yang ikut terlarut dan juga unsur-unsur pengotor

(impurities). Fluks memiliki beberapa kegunaan yang tergantung pada logam yang

dicairkan, seperti pada paduan alumunium terdapat cover fluxes (yang menghalangi

oksidasi dipermukaan alumunium cair).

Cleaning fluxes, drossing fluxes, refining fluxes, dan wall cleaning fluxes ,

Tungku-tungku peleburan yang biasa digunakan dalam industri pengecoran logam

adalah tungku busur listrik, tungku induksi, tungku krusibel, dan tungku kupola.

2.12 Teknik Pengecoran Logam

2.12.1 Definisi pengecoran.

Review Proses Pengecoran Pengecoran (CASTING) adalah salah satu teknik

pembuatan produk dimana logam dicairkan dalam tungku peleburan kemudian di

tuangkan kedalam rongga cetakan yang serupa dengan bentuk asli dari produk cor

yang akan dibuat

2.12.2 faktor yang berpengaruh proses pengecoran yaitu:

1) Adanya aliran logam cair kedalam rongga cetak

2) Terjadi perpindahan panas selama pembekuan dan pendinginan dari logam

dalam cetakan

3) Pengaruh material cetakan

4) Pembekuan logam dari kondisi cair

Klasifikasi pengecoran berdasarkan umur dari cetakan, ada pengecoran dengan

sekali pakai (expendable Mold) dan ada pengecoran dengan cetakan permanent

(permanent Mold). Cetakan pasir termasuk dalam expendable mold.

Karena hanya bisa digunakan satu kali pengecoran saja, setelah itu cetakan tersebut

dirusak saat pengambilan benda coran. Dalam pembuatan cetakan, jenis-jenis pasir

yang digunakan adalah pasir silika, pasir zircon atau pasir hijau. Sedangkan perekat

antar butir-butir pasir dapat digunakan, bentonit, resin, furan atau air gelas.

2.12.3 Urutan pembahasan proses pengecoran

1) Prosedur pembuatan cetakan

2) Pembuatan pola

3) Pasir

4) Inti

5) Peralatan (mekanik)

6) Logam

7) Penuangan dan pembersihan benda cor.



17

2.13 Pengertian Pengecoran Dan Pembuatan Cetakan Manual

2.13.1 Pengertian Pengecoran

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.

Pengecoran digunakan untuk membentuk logam dalam kondisi panas sesuai

dengan bentuk cetakan yang telah dibuat. Pengecoran dapat berupa material logam

cair atau plastik yang bisa meleleh (termoplastik), juga material yang terlarut air

misalnya beton atau gips, dan materi lain yang dapat menjadi cair atau pasta ketika

dalam kondisi basah seperti tanah liat, dan lain-lain yang jika dalam kondisi kering

akan berubahmenjadi keras dalam cetakan, dan terbakar dalam perapian. Proses

pengecoran dibagi menjadi dua, yaitu : expandable (dapat diperluas) dan non

expandable (tidak dapat diperluas).

Gbr 2.1. Proses pengcoran logam

Pengecoran biasanya diawali dengan pembuatan cetakan dengan bahan pasir.

Cetakan pasir bisa dibuat secara manual maupun dengan mesin. Pembuatan cetakan

secara manual dilakukan bila jumlah komponen yang akan dibuat jumlahnya

terbatas, dan banyak variasinya. Pembuatan cetakan tangan dengan dimensi yang

besar dapat menggunakan campuran tanah liat sebagai pengikat. Dewasa ini cetakan

banyak dibuat secara mekanik dengan mesin agar lebih presisi serta dapat diproduk

dalam jumlah banyak dengan kualitas yang sama baiknya.

2.13.2 Pembuatan Cetakan Manual

Pembuatan cetakan tangan meliputi pembuatan cetakan dengan kup dan drag,

seperti pada gambar di bawah ini:

Gbr 2.2 benda kerja yang akan dibuat



18

Gbr 2.3. menutupi permukaan pola dalam rangka cetak dengan pasir

Gbr 2.4. cetakan siap

Gbr 2.5. proses penuangan

Gbr 2.6. produk pengecoran

2.14 Prosedur Pembuatan Cetakan

Cetakan diklasifikasikan berdasarkan bahan yang digunakan:



19

1) Cetakan pasir basah (green-sand molds)

2) Cetakan kulit kering (Skin dried mold)

3) Cetakan pasir kering (Dry-sand molds)

Cetakan dibuat dari pasir yang kasar dengan bahan pengikat

1) Cetakan lempung (Loan molds)

2) Cetakan furan (Furan molds)

3) Cetakan CO2

4) Cetakan logam

Cetakan logam terutama digunakan pada proses cetak-tekan (die casting)

logam dengan suhu cair rendah.

1) Cetakan khusus

Cetakan khusus dapat dibuat dari plastic, kertas, kayu semen, plaster, atau

karet.

Proses pembuatan cetakan yang dilakukan di pabrik-pabrik pengecoran

dapat di kelompokkan sebagai berikut:

1) Pembuatan cetakan di meja (Bench molding)

Dilakukan untuk benda cor yang kecil.

1) Pembuatan cetakan di lantai (Floor molding)

Dilakukan untuk benda cor berukuran sedang atau besar

1) Pembuatan cetakan sumuran (pit molding)

2) Pembuatan cetakan dengan mesin (machine molding)

Pembuatan Cetakan

Sebagai contoh akan diuraikan pembuatan roda gigi seperti pada Gambar 5.2 di

bawah ini. Cetakan dibuat dalam rangka cetak (flak) yang terdiri dari dua bagian,

bagian atas disebut kup dan bagian bawah disebut drag. Pak kotak cetak yang terdiri

dari tiga bagian, bagian tengahnya disebut cheek. Kedua bagian kotak cetakan

disatukan pada tempat tertentu dengan lubang dan pin.

Gbr 2.7. Belahan pola diletakan di atas papan cetakan, drag siap untk diisi pasir

Gbr 2.8. Drag telah dibalik dan pasangan belahan pola diletakan diatasnya, kup

siap untuk diisi pasir.



20

Gbr 2.9. Cetakan telah siap pakai lengkap dengan inti kering ditempatnya.

Cetakan Pola Sekali Pakai

Gbr 2.10. Cetakan pola sekali pakai

Keuntungan dari proses cetak sekali pakai ini meliputi :

1) Sangat tepat untuk mengecor benda-benda dalam jumlah kecil

2) Tidak memerlukan pemesinan lagi

3) Menghemat bahan coran

4) Permukaan mulus

5) Tidak diperlukan pembuatan pola belahan kayu yang rumit

6) Tidak diperlukan inti atau kotak inti

7) Pengecoran jauh lebih sederhana

Kerugiannya adalah :

1) Pola rusak sewaktu dilakukan pengecoran

2) Pola lebih mudah rusak, oleh karena itu memerlukan penangangan yang

lebih sederhana.

3) Pada pembuatan pola tidak dapat digunakan mesin mekanik

4) Tidak ada kemungkinan untuk memeriksa keadaan rongga cetakan

2.15 Saluran Masuk, Penambah, Dan Karakteristik Pembekuan

Sistem saluran masuk (gating system) untuk mengalirkan logam cair ke dalam

rongga cetakan, terdiri dari cawan tuang, saluran turun, pengalir dan saluran masuk

tempat logam mengalir memasuki rongga cetakan. Fungsi system saluran masuk

perlu dirancang dengan mantap dengan mempertimbangkan faktor-faktor berikut:

1) Aliran logam hendaknya memasuki rongga cetakan pada dasar atau dekat

dasarnya dengan turbulensi seminimal mungkin. Hal ini perlu diperhatikan,

khususnya pada benda tuang yang kecil



21

2) Pengikisan dinding saluran masuk dan permukaan rongga cetakan harus

ditekan dengan mengatur aliran logam cair atau dengan menggunakan inti

pasir kering.

3) Aliran logam cair yang masuk harus diatur sedemikian sehingga terjadi

solidifikasi terarah. Solidifikasi hendaknya mulai dari permukaan cetakan

kea rah logam cair sehingga selalu ada logam cair cadangan untuk menutupi

kekurangan akibat penyusutan.

4) Usahakanlah agar slag, kotoran atau partikel asing tidak dapat masuk ke

dalam rongga cetakan.

Gbr 2.11. Cara pengaliran logam cair ke dalam rongga cetakan

Ketepatan Ukuran Coran

Pada pembuatan pola harus diperhatikan beberapa hal antara lain: pengaruh

penyusutan logam cair, ketirusan, penyelesaian, distorsi dan kelonggaran, sehingga

kita dapat memperoleh benda cor yang benar-benar sesuai dengan benda yang akan

dibuat.

Penyusutan

Karena hampir semua jenis logam menyusut pada waktu pembekuan, pada

waktu membuat pola perlu ditambahkan ukuran penyusutan. Untuk kemudahan,

untuk besi cor dapat digunakan mister susut yang 1,04% atau 0,00104 mm/mm lebih

panjang dari ukuran standar. Direncanakan suatu roda gigi yang bila pemesinan

telah selesai, mempunyai diameter luar 150 mm. Untuk brons perlu ditambah

1,56%, baja 2,08%, aluminium dan magnesium 1,30%.

Tirus

Bila pola yang dapat diangkat dikeluarkan dari cetakan, kadang-kadang tepi

cetakan pasir yang bersentuhan dengan pola terangkat. Oleh karena itu untuk

memudahkan pengeluaran pola, maka sisi tegak pola dimiringkan. Untuk permukaan

luar, biasanya dipakai penambahan sebesar 1,04% hingga 2,08%. Untuk lubang di

sebelah dalam dapat digunakan kemiringan sampai 6,25%.

Penyelesaian

Permukaan coran yang akan mengalami pemesinan biasanya diberi tanda

tertentu. Tanda tersebut berarti bahwa pola harus dipertebal, sehingga cukup bahan

untuk diselesaikan. Umumnya penambahan adalah 3,0 mm. Untuk pola yang besar

suaian tersebut harus ditambah karena ada kemungkinan bahwa benda cor akan

melengkung.



22

Distorsi

Distorsi terjadi pada benda coran dengan bentuk yang tidak teratur karena

sewaktu membeku terjadi penyusutan yang tidak merata. Kemungkinan ini perlu

diperhitungkan sewaktu membuat pola.

Kelonggaran

Bila pasir di sekitar pola ditumbuk-tumbuk kemudian pola dilepaskan, pada

umumnya ruangan pola akan lebih besar sedikit. Pada benda cor yang besar atau

benda cor yang tidak mengalami penyelesaian, hal ini dapat diatasi dengan membuat

pola yang kecil sedikit.

Bahan pola

Langkah pertama dalam pembuatan suatu benda cor ialah: persiapan pola. Pola

ini agak berbeda dibandingkan dengan benda cornya sendiri. Perbedaan tersebut

mencakup suaian pola untuk mengimbangi penyusutan dan pemesinan dan

penambahan lainnya unutk memudahkan pengecoran.Pola biasanya dibuat dari kayu

karena relative murah dan mudah dibentuk. Karena penggunaan pola biasanya

terbatas, pola tidak perlu dibuat dari bahan awet. Sebaliknya pola yang diperlukan

untuk produksi dalam jumlah yang banyak biasanya dibuat dari logam karena lebih

awet dalam penggunaan.

Pola logam tidak berubah bentuk dan rata-rata tidak memerlukan perawatan

khusus. Jenis logam yang banyak digunakan untuk pola ialah kuningan, besi cord an

aluminium. Aluminium banyak digunakan karena mudah dibentuk, ringan dan tahan

korosi. Pola logam biasanya dicor mengikuti pola induk yang terbuat dari kayu.

Pasir

1) Jenis Pasir

Pasir silica (SiO2), ditemukan di banyak tempat, dan tersebar di seluruh

Nusantara. Pasir ini sangat cocok untuk cetakan karena tahan suhu tinggi tanpa

terjadi penguraian, murah harganya, awet dan butirannya mempunyai bermacam

tingkat kebesaran dan bentuk. Namun, angka muainya tinggi dan memiliki

kecenderungan untuk melebur menjadi satu dengan logam. Karena kandungan debu

yang cukup tinggi, dapat berbahaya bagi kesehatan.

2) Pengujian Pasir

Pasir cetakan perlu diuji secara berkala untuk mengetahui sifat-sifatnya.

Pengujian yang lazim diterapkan adalah pengujian mekanik untuk menentukan sifat-

sifat pasir sebagai berikut:

3) Permeabilitas. Porositas pasir memungkinkan pelepasan gas dan uap yang

terbentuk dalam cetakan

4) Kekuatan. Pasir harus memilikigayakohesi, kadar air dan lempung,

mempengaruhi sifat-sifat cetakan.

5) Ketahanan terhadap suhu tinggi. Pasir harus tahan terhadap suhu tinggi

tanpa melebur.

6) Ukuran dan bentuk butiran. Ukuran butiran pasir harus sesuai dengan sifat

permukaan yang dihasilkan. Butiran harus berbentuk tidak teratur sehingga

memiliki kekuatan ikatan yang memadai.



23

2.16 Diagram Fasa

Diagram fasa adalah grafik yang digunakan untuk menunjukkan kondisi

kesetimbangan antara fase-fase yang berbeda dari suatu zat yang sama. Komponen-

komponen umum diagram fase adalah garis kesetimbangan atau sempadan fase,

yang merujuk pada garis yang menandakan terjadinya transisi fase. Titik tripel

adalah titik potong dari garis-garis kesetimbangan antara tiga fase benda, (padat,

cair, dan gas). Solidus adalah temperatur di mana zat tersebut stabil dalam keadaan

padat. Likuidus adalah temperatur di mana zat tersebut stabil dalam keadaan cair.

Diagram fasa paduan Al-Mg ditunjukan sebagaimana gambar 2.14

Gambar 2.14. Diagram fassa paduan Al-Mg (ASM Handbook, 2004)

Karena pentingnya persoalan tentang pengaruh dari temperatur ruang pada suhu

yang sudah ditentukan. Paper ini akan membahas tentang pengaruh temperatur

cetakan send casting produk footstep untuk memperoleh produk cor yang bebas

cacat. Observasi kualitas dilakukan secara visual.

2.17 Pengujian kekerasan

2.17.1 Pengertian kekerasan

Kekerasan suatu bahan didefinisikan sebagai ketahanan suatu bahan terhadap

penetrasi material lain pada permukaannya. Terdapat tiga jenis mengenai ukuran

kekerasan, yang tergantung pada cara melakukan pengujiannya. Pengujian

kekerasan adalah kemampuan suatu bahan terhadap beban dalam perubahan yang

tetap. Dengan melakukan tekanan pada benda yang diuji maka dapat dianalisis

seberapa besar tingkat kekerasan dari bahan tersebut melalui besarnya beban yang

diberikan terhadap luas bidang yang menerima pembebanan tersebut.

2.17.2 Metode Pengujian Rockwell

Pengujian kekerasan Rockwell merupakan salah satu pengujian kekerasan yang

mulai banyak digunakan hal ini dikarenakan pengujian kekerasan Rockwell yang :

sederhana, cepat, tidak memerlukan mikroskop untuk mengukur jejak, dan relatif

http://www.alatuji.com/kategori/202/rockwell-hardness-tester




24

tidak merusak. Pengujian kekerasan Rockwell dilaksanakan dengan cara menekan

permukaan spesimen (benda uji) dengan suatu indentor. Penekanan indentor ke

dalam benda uji dilakukan dengan menerapkan beban pendahuluan (beban minor),

kemudian ditambah dengan beban utama (beban mayor), lalu beban utama

dilepaskan sedangkan beban minor masih dipertahankan.

Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell ini diatur berdasarkan standar DIN

50103. Adapun standar kekerasan metode pengujian Rockwell ditunjukkan pada

tabel sebagai berikut :

Tabel 2.7. standar DIN 50103

Dalam metode Rockwell ini terdapat dua macam indentor yang ukurannya

bervariasi, yaitu :

1) Kerucut intan dengan besar sudut 120º dan disebut sebagai Rockwell Cone.

2) Bola baja dengan berbagai ukuran dan disebut sebagai Rockwell Ball.

Untuk cara pemakaian skala ini, kita terlebih dahulu menentukan dan memilih

ketentuan angka kekerasan maksimum yang boleh digunakan oleh skala tertentu.

Jika pada skala tertentu tidak tercapai angka kekerasan yang akuran, maka kita dapat

menentukan skala lain yang dapat menunjukkan angka kekerasan yang jelas.

Berdasarkan rumus tertentu, skala ini memiliki standar atau acuan, dimana acuan

dalam menentukan dan memilih skala kekerasan dapat diketahui melalui tabel

sebagai berikut :





25

Tabel 2.8. Tabel Uji Kekerasam

Dalam proses pengujian kekerasan metode Rockwell diberikan dua tahap pada

proses pembebanan. Tahap Beban Minor dan Beban Mayor. Beban minor besarnya

maksimal 10 kg sedangkan beban mayor bergantung pada skala kekerasan yang

digunakan.

2.17.3 Cara pengujian kekerasan Rockwell Cara Rockwell ini berdasarkan pada penekanan sebuah indentor dengan suatu

gaya tekan tertentu ke permukaan yang rata dan bersih dari suatu logam yang diuji

kekerasannya. Setelah gaya tekan dikembalikan ke gaya minor, maka yang akan

dijadikan dasar perhitungan untuk nilai kekerasan Rockwell bukanlah hasil

pengukuran diameter atau diagonal bekas lekukan, tetapi justru dalamnya bekas

lekukan yang terjadi itu.

Inilah perbedaan metode Rockwell dibandingkan dengan metode pengujian

kekerasan lainnya. Pengujian Rockwell yang umumnya dipakai ada tiga jenis, yaitu

HRA, HRB, dan HRC. HR itu sendiri merupakan suatu singkatan

kekerasan Rockwell atau Rockwell Hardness Number dan kadang-kadang disingkat

dengan huruf R saja.

2.17.4 Penggunaan mesin uji kekerasan Rockwell Penguji harus memasang indentor terlebih dahulu sesuai dengan jenis pengujian

yang diperlukan, yaitu indentor bola baja atau kerucut intan. Setelah indentor

terpasang, penguji meletakkan specimen yang akan diuji kekerasannya di tempat

yang tersedia dan menyetel beban yang akan digunakan untuk proses penekanan.

Untuk mengetahui nilai kekerasannya, penguji dapat melihat pada jarum yang

terpasang pada alat ukur berupa dial indicator pointer.

Kesalahan dalam pengujian kekerasan disebabkan beberapa faktor yaitu :

1) Mesin Uji Rockwell

2) Operator

3) Benda Uji






26

Pengujian Kekerasan benda dengan metode Rockwell memiliki beberapa

kelebihan antara lain :

1) Dapat digunakan untuk bahan yang sangat keras.

2) Dapat dipakai untuk batu gerinda sampai plastik.

3) Cocok untuk semua material yang keras dan lunak.

Selain memiliki kelebihan Pengujian kekerasan benda dengan

metode Rockwell memiliki beberapa kekurangan antara lain :

1) Tingkat ketelitian rendah.

2) Tidak stabil apabila terkena goncangan.

3) Penekanan bebannya tidak praktis.

2.18 Metode Analisa Struktur Mikro

2.18.1 Uji Metalografi Metalografi merupakan suatu metode untuk menyelidiki struktur logam dengan

menggunakan mikroskop optik dan mikroskop elektron. Sedangkan struktur yang

terlihat pada mikroskop tersebut tersebut disebut mikrostruktur. Pengamatan

tersebut dilakukan terhadap spesimen yang telah diproses sehingga bisa diamati

dengan pembesaran tertentu. Gambar 2.15. berikut menjelaskan spesimen dengan

pembesaran dan lingkup pengamatannya.

Gbr 2.12. Spesimen, Ukuran dan Bentuk Obyek Pembesaran

Dari Gambar diatas dapat diketahui bahwa penyelidikan mikrostruktur berkisar

10 cm (batas kemampuan elektron mikroskop hingga 10 cm batas kemampuan mata

manusia). Biasanya objek pengamatan yang digunakan 10 cm atau pembesaran

5000-30000 kali untuk mikroskop elektron dan 10 cm atau order pembesaran 100-

1000 kali mikroskop optik. Agar permukaan logam dapat diamati secara

metalografi, maka terlebih dahulu dilakukan persiapan sebagai berikut :

1) Pemotongan spesimen

Pada tahap ini, diharapkan spesimen dalam keadaan datar, sehingga

memudahkan dalam pengamatan.

2) Mounting spesimen (bila diperlukan)

Tahap mounting ini, spesimen hanya dilakukan untuk material yang kecil atau

tipis saja. Sedangkan untuk material yang tebal, tidak memerlukan proses mounting.

3) Grinding dan polishing




27

Tahap grinding dan polishing ini bertujuan untuk membentuk permukaan

spesimen agar benar-benar rata. Grinding dilakukan dengan cara menggosok

spesimen pada mesin hand grinding yang diberi kertas gosok dengan ukuran grid

yang paling kasar (grid 320) sampai yang paling halus. Sedangkan polishing sendiri

dilakukan dengan menggosokkan spesimen diatas mesin polishing machine yang

dilengkapi dengan kain wool yang diberi serbuk alumina dengan kehalusan 1-0.05

mikron. Panambahan serbuk alumina ini bertujuan untuk lebih mengahluskan

permukaan spesimen sehinggan akan lebih mudah melakukan metalografi.

4) Etsa (etching)

Proses etsa ini pada dasarnya adalah proses korosi atau mengorosikan

permukaan spesimen yang telah rata karena proses grinding dan polishing menjadi

tidak rata lagi. Ketidakrataan permukaan spesimen ini dikarenakan mikrostruktur

yang berbeda akan dilarutkan dengan kecepatan yang berbeda, sehingga

meninggalkan bekas permukaan dengan orientasi sudut yang berbeda pula. Pada

pelaksanaannya, proses etsa ini dilakukan dengan cara mencelupkan spesimen pada

cairan etsa dimana tiap jenis logam mempunyai cairan etsa (etching reagent) sendiri-

sendiri. Perhatikan gambar 2.16 yang menunjukkan pengaruh efek proses etsa

permukaan spesimen yang telah mengalami proses grinding dan polishing.

Gbr 2.13. Pengaruh Etsa Terhadap Permukaan Spesimen

Setelah permukaan specimen di etsa, maka specimen tersebut siap untuk diamati

di bawah mikroskop dan pengambilan foto metalografi.

2.18.2 Metode perhitungan besar butir

Ada tiga metoda untuk menghitung besar butir yang direkomendasikan oleh

ASTM, yaitu;

1) Planimetri (Jefferies)

Metode ini menggunakan lingkaran yang umumnya memiliki luas 5000 mm2.

Perbesaran dipilih sedemikian sehingga ada sedikitnya 75 butir yang berada di

dalam lingkaran. Kemudian hitung jumlah total semua butir dalam lingkaran di

tambah setengah dari jumlah butir yang berpotongan dengan lingkaran. Besar butir

dihitung dengan mengalikan jumlah butir dengan pengali Jefferies (f) pada tabel 1.

Rumus Empiris : G = [3,322 Log (Na) –2,95] dan Na = f(n1+n2/2)

Dengan:

G = besar butir dirujuk ke table ASTM E-112 untuk mencari nilai diameter

butir

Na = jumlah butir

n1 = jumlah butir dalam lingkaran

n2 = jumlah butir yang bersinggungan dengan garis lingkaran

f = factor pengali pada table Jefferies



28

Tabel 2.9 Pengali Jefferies

Tabel 2.9. Pengukuran besar butir ASTM E112

Tabel 2.10. ASTM E112

1. Intercept (Heyne)

Plastik transparant dengan grid (bergaris kotak-kotak) diletakkan di atas foto atau

sampel. Kemudian dihitung semua butir yang berpotongan dengan satu atau dua

garis, sedangkan butir yang hanya berpotongan pada akhir garis dianggap setengah.

Penghitungan dilakukan pada tiga daerah agar mewakili. Nilai diameter rata-rata

ditentukan dengan membagi jumlah butir yang berpotongan dengan panjang garis.

Metode ini cocok untuk butir-butir yang tidak beraturan.

PL = P/ LT/M

Panjang garis Perpotongan ;

L3= 1/PL

P = Jml titik potong batas butir dengan lingkaran

LT= Panjang Garis Total

M = Perbesaran

Dari PLatau L3 , pat dilihat di tabel besar butir ASTM

Empiris ; G = (6,646 log (L3) –3,298)

Perbesaran 1 25 50 75 100 200 300 500 1000

F 0,002 0,125 0,5 1,125 2,0 8,0 18,0 50,0 200,0



29

2. Metode Perbandingan Foto mikrostruktur bahan dengan perbesaran 100X dapat dibandingkan dengan

grafik ASTM E112-63, dapat ditentukan besar butir. Nomor besar butir ditentukan

oleh rumus ;

N- 2n-1

Dimana N adalah jumlah butir per inch2 dengan perbesaran 100x. Metode ini

cocok untuk sampel dengan butir beratur.

2.19 Alat Mikroskop

Gbr 2.13. Alat mikroskop merk Axiolab

Keterangan :

1. Batang Mikroskop 8. Tempat Kamera

2. Pengatur fokus 9. Tempat Lampu halogen

3. Meja sampel 10. Saklar on – off

4. Penggeser meja 11. Pengatur terang lampu

5. Penjepit sampel 12. Tempat Kabel Ac

6. Lensa Obyektif 13. Saklar pemindah arah nyala lampu

7. Lensa Binokuler

Documents

BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengertian Umum Footsteprepository.untag-sby.ac.id/177/3/BAB 2.pdf · Jika kondisi footstep sudah parah dan pada bagian belakang sering kali turun, lebih baik