## Jurnal Dinamis
Vol. 9, No. 1 , Bulan Tahun | 06 -21 ISSN : 0216-7492, e-ISSN : 2809-3410
Homepage :  https://talenta.usu.ac.id/dinamis

## PENGARUH PENAMBAHAN VARIASI MAGNESIUM (Mg) TERHADAP SIFAT MEKANIK CORAN ALUMUNIUM (Al) ALLOY DENGAN MENGGUNAKAN METODE CETAKAN PASIR
Aditya Indra Wardana 1* , Mahadi 2 Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Jalan Dr. T. Mansyur No. 9, Padang Bulan, Kec. Medan Baru, Kota Medan, Sumatera Utara 20222, Indonesia *Email: dtm@usu.ac.id

## ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mencari kekuatan mekanik tertinggi pada paduan Aluminium dengan menambahkan logam  Magnesium.Pengecoran  paduan  ini  menggunakan  metode  cetakan  pasir,  variasi  unsur  Magnesium  yaitu sebesar  1%,  4%  dan  7%,  kemudian  hasil  coran  diuji  dengan  pengujian  mekanik,  yaitu  pengujian  hardness, pengujian  tensil,  pengujian  impact,  pengujian  bending  dan  pegujian  metalografi.  Dari  hasil  penelitian  terlihat bahwa paduan Al 99% Mg 1% memiliki kekuatan mekanik tertinggi dan porositas rendah, sedangkan Al 93% Mg 7%  menghasilkan  nilai  mekanik  terendah,  dan  kadar  porositas  yang  tinggi,  semakin  banyak  persentase  unsur Magnesium maka semakin melemah kekuatan mekanik paduan logam tersebut.
Kata kunci: Aluminium, Pengecoran, Magnesium, Cetakan Pasir

## ABSTRACT
This study aims to find the highest mechanical strength in aluminum alloys by adding magnesium metal. Casting of this alloy uses the sand molding method, variations in the element of Magnesium are 1%, 4% and 7%, then the casting  results  are  tested  by  mechanical  testing,that  is  hardness  testing,  tensile  testing,  impact  testing,  bending testing  and  metallographic  testing.The  results  showed  that  Al  99%  Mg  1%  alloy  has  the  highest  mechanical strength and low porosity, while Al 93% Mg 7% produces the lowest mechanical value, and high porosity levels, the more the percentage of Magnesium element, the weaker the mechanical strength of the metal alloy.
Keywords: Aluminum, Casting, Magnesium, Sand Mold

## PENDAHULUAN
Dengan  ditambahnya  unsur  Magnesium  kedalam  proses  peleburan,  akan  memungkinkan peningkatan  kualitas  hasil  coran.  Keberadaan  magnesium  dapat  menurunkan  titik  lebur  logam  paduan  yang cukup  drastis.  Keberadaan  magnesium  juga  menjadikan  logam  paduan  dapat  bekerja  dengan  baik  pada temperatur yang sangat rendah, dimana kebanyakan logam akan mengalami failure pada temperatur tersebut. Pengecoran dengan cetakan pasir di gunakan karena bahan baku nya yang murah, bermacam ukuran dan  komposisi,  dan  juga  dapat  di  daur  ulang,  jenis  pasir  yang  di  gunakan  pun  sangat  berpengaruh  terhadap hasil pada coran tersebut.

## TEORI DASAR

## 2.1 Pengecoran Logam
Proses Pengecoran atau casting atau foundry adalah salah satu metoda pembuatan atau pembentukan produk  melalui  pencairan  logam  di  dalam  tungku  peleburan  kemudian  dituangkan/dicor  ke  dalam  rongga cetakan yang memiliki bentuk geometri seperti produk akhirnya. Namun demikian pengecoran juga dapat di gunakan pada suatu proses manufaktur yang menghasilkan bagian-bagian produk tertentu dengan bentuk yang mendekati  bentuk  geometri  akhir  produk  jadi.  Salah  satu  ciri  khas  dari  pengecoran  ini  adalah  selalu  terjadi pelelehan/pencairan dan pembekuan logam secara berurutan.

## 2.1.1 Klasifikasi Pengecoran Logam
1. Pengecoran dengan cetakan sekali pakai.
Proses pengecoran yang menggunakan sekali pakai, produk coran dapat dikeluarkan dari cetakan dengan cara menghancurkannya. Dengan demikian setiap pengecoran selalu di butuhkan cetakan yang baru. Sehingga proses  pengecoran  memerlukan  tahapan  dan  waktu  yang  relatif  panjang.  Namun  demikian,  untuk  bentuk- bentuk geometri benda cor tertentu, cetakan pasir dapat menghasilkan produk coran per jamnya lebih dari 100 buah produk.
2. Pengecoran dengan cetakan permanen.
Pada  pengecoran  dengan  cetakan  permanen,  cetakan  dapat  di  gunakan  berulang.  Cetakan  permanen umum nya terbuat dari bahan logam. Dengan demikian, secara keseluruhan, proses pengecoran menjadi lebih cepat dibanding dengan menggunakan cetakan sekali pakai. Logam yang di cor harus mempunyai titik lebur dengan logam cetakan.

## METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Penimbangan Aluminium-Magnesium Sesuai Variasi
1. Pemotongan logam aluminium dan magnesium dengan menggunakan gerinda tangan.
2. Ukur  berat  antara  aluminium dan  magnesium dengan  presentase  99%  Al  :  1  %  Mg,  96%  Al  :  4%  Mg; dan 93% Al : 7% Mg
3. Kemudian  potongan-potongan  aluminium  dimasukkan  ke graphite  crucible ,  kemudian crucible diletakkan didalam dapur peleburan.
4. Panaskan  hingga  suhu  mencapai  700 ℃ (titik  lebur  Alumunium  660 ℃ )  ketika  sudah  mengalami  proses lebur kemudian ditambahkan potongan Magnesium sesuai presentasi yang telah ditentukan diawal.
3.2 Proses Pembuatan cetakan
Proses pembuatan cetakan
ini dilakukan di Laboratorium Foundry , Departemen  Teknik  Mesin,  Universitas  Sumatera  Utara.  Adapun  prosedur  yang  dilakukan  pada  proses pembuatan cetakan ini adalah sebagai berikut:
1. Siapkan Pasir, Bentonit dan Air untuk proses pencampuran yang sudah ditimbang sesuai kadar yang diinginkan.
2. Siapkan bahan yang sudah di timbang dan masukan ke wadah pengaduk untuk dicampur.
3. Siapkan cetakan pasir ( Sand Moulding ) untuk menuang pasir yang telah di campir dengan bahan pengikat tersebut.
4. Setelah itu buat pola pada pasir tersebut sesuai dengan yang di inginkan.
5. Cetakan kemudian ditimpa dengan cetakan pasir sebagai corong untuk masuk logam cair sekaligus mengisolasi udara yang agar tidak merusak struktur coran saat dituang.

## Gambar 1 Pembuatan Cetakan Pasir

## 3.3 Penuangan Cairan Logam Aluminium-Magnesium
1. Campuran  Logam  Aluminium  dan  Magnesium  yang  sudah  dilebur  kemudian  dituang  pada  cetakan berbentuk kotak agar dapat dipotong untuk beberapa spesimen sekaligus.
2. Logam yang telah dituang kemudian akan mengeras dan akan berbentuk kotak seperti cetakan yang telah dibuat, agar selanjutnya dipotong jadi beberapa bagian untuk di- machining

## 3.4 Proses Heat Treatment Normalizing
Logam  yang  telah  dituang  kemudian  didiamkan  hingga  mengeras,  proses  perlakuan  panas  yang dilakukan adalah Normalizing atau mendinginkan suatu material tanpa menggunakan media air, oil atau pun media lainnya, Metode ini membiarkan material yang panas didinginkan dengan suhu kamar (suhu ruangan), sehingga proses pendinginan akan lebih lama dibanding dengan menggunakan air atau oli. Proses Normalisasi akan menghasilkan material yang lebih kuat dan keras, serta mengurassi tingkat porositas yang terjadi.

## Gambar 2 Hasil setelah Logam dituang

## 3.5 Proses Pemotongan
Setelah  dipotong  menjadi  beberapa  bagian,  kemudian  di- machining menjadi  spesimen  pengujian (kekerasan, impact ,  metalografi,  kekuatan  tarik,  dan  kekuatan bending )  sesuai  standar  ASTM  yang  telah ditentukan.
3.6 Prosedur Pengujian
1. Pengujian Hardness
2. Pengujian Tensil
3. Pengujian Impact
4. Pengujian Metalografi
5. Pengujian Bending

## Gambar 3 Diagram Alir Metode Penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## 4.1 Pengujian Hardness

## Gambar 4 Grafik Pengujian Hardness
Berikut  pengaruh  variasi  komposisi  terhadap  pengujian Hardness pada  paduan  Al  –  Mg  dan  nilai rata  –  rata  kekerasan  dari  tabel  4.1  dapat  dilihat  pada  gambar  4.1,  Pada  Grafik  dapat  terlihat  bahwa  variasi Aluminium 99% - Magnesium 1% memiliki nilai kekerasan tertinggi, kemudian di urutan kedua Aluminium 96%-Magnesium 4% dan terakhir Aluminium 93%-Magnesium 7%.
Penambahan  Magnesium  di  dalam  Aluminium,  mengakibatkan  kekuatan  kekerasan  semakin menurun. Hal ini disebabkan adanya cacat coran akibat porositas yang tercipta selama pengecoran.

## 4.2 Pengujian Tensil

## Gambar 5 Grafik Pengujian Tensil
Terlihat Perbedaan titik puncak atau titik putus spesimen pada masing-masing variasi, dari perbedaan variasi Aluminium 99% - Magnesium 1% memiliki kekuatan tarik yang paling tinggi sebesar 79,72 Mpa dan Aluminium 93% - Magnesium 7% memiliki kekuatan tarik paling rendah
4.3 Pengujian Impact
Spesimen 1 Spesimen 2 Spesimen 3 Spesimen 4 Spesimen 5 Al 93% Mg 7% 67,48 65,34 67,64 75,04 73,16 Al 96% Mg 4% 72,3 83,58 76,62 78 77,4 Al 99% Mg1% 85,86 95,58 90,6 93,76 97,84 85,86 95,58 90,6 93,76 97,84 72,3 83,58 76,62 78 77,4 67,48 65,34 67,64
75,04 73,16 0 50 100 150 200 250 300 BHN Pengujian Hardness Al 99% Mg1% Al 96% Mg 4% Al 93% Mg 7% 0 79,72 0 78,25 0 70,6 0 50 100 0 0,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4 2,8 3,2 3,6 4 4,4 4,8 5,2 5,6 6 6,4 6,8 Te gan gan (MPa) Regangan (mm) Pengujian Tensil Al99 %-Mg1% Al96%-mg4% Al93%-Mg7%

## Gambar 6 Grafik Pengujian Impact
Variasi  Aluminium  99%-  Magnesium  1%  tetap  menghasilkan  nilai  rata-rata  tertinggi  di  pengujian impact . Kadar Magnesium yang banyak tetap menunjukkan berkurangnya kekuatan Mekanik suatu material.

## 4.4 Pengujian Metalografi
Pengujian  metalografi  bertujuan  untuk  melihat  struktur  pada  spesimen,  sehingga  kita  bisa membedakan antara struktur satu spesimen dengan lainnya.

## Gambar 7 Struktur Mikro Aluminium 99% - Magnesium 1%
Dari gambar diatas terlihat cukup jelas porositas yang tercipta dari proses pengecoran, hal ini terjadi karena  Magnesium  yang  dicampur  dengan  Aluminium  tidak  menyatu  dengan  sempurna  sehingga menciptakan  rongga  di  dalam  struktur  coran,  tentunya  akan  mengakibatkan  penurunan  pada  sifat  mekanis karena dapat menjadi sumber/awal terjadinya crack .

## Gambar 8 Struktur Mikro Aluminium 96% - Magnesium 4%
Porositas pada struktur mikro Aluminium setelah dilakukan penambahan Magnesium sebanyak 4% bertambah dan peningkatan jumlah Magnesium paduan akan menambah luas daerah cacat porositas.
Al 99% Mg 1% Al 96% Mg 4% Al 94% Mg 7% Spesimen 1 4,8 3,1 1,5 Spesimen 2 3,1 3,1 3,1 Spesimen 3 6,2 1,5 1,5 Spesimen 4 4,8 4,8 3,1 Spesimen 5 4,8
4,8
1,5 4,8 3,1 1,5 3,1 3,1 3,1 6,2 1,5 1,5 4,8 4,8 3,1 4,8 4,8 1,5 JO U LE Pengujian Impact Spesimen 1 Spesimen 2 Spesimen 3 Spesimen 4
Spesimen 5
Porositas

## Gambar 9 Struktur Mikro Aluminium 93% - Magnesium 7%
Gambar  diatas  memperlihatkan  Al  93%  dengan  penambahan  Magnesium  sebanyak  7%  hasilnya menunjukkan  warna  kehitaman  pada  partikel  Magnesium  yang  telah  tercampur  oleh  Aluminium.  Hanya memperlihatkan permukaan Aluminium yang merata dan terdapat serpihan magnesium di daerah yang tidak teratur. Pada penambahan unsur Magnesium sebanyak 7% juga terlihat bahwa porositas yang terjadi semakin banyak.

## 4.5 Bending Test

## Gambar 10 Grafik Bending Test
Pada grafik terlihat Aluminium 99 % - Magnesium 1% memiliki kekuatan bending paling tinggi, hal ini  terjadi  dikarenakan  penyebab  yang  sama  yaitu,  porositas  dan  jumlah  kotoran/kerak  pada  coran  yang mengakibatkan penurunan kekuatan spesimen ketika diuji.

## KESIMPULAN DAN SARAN

## 5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah:
1. Dari  hasil  proses  pengujian  mekanik  terlihat  bahwa  penambahan  persentase  unsur  magnesium mengurangi  kekuatan  mekanik  paduan.  Pada  Pengujian Hardness ,  Pengujian  Tensil,  Pengujian Impact dan Pengujian Bending terlihat kekuatan maksimum adalah pada persentase paduan Aluminium 99% dan Magnesium  1%,  sedangkan  kekuatan  minimum  ada  pada  persentase  paduan  Aluminium  93%  dan Magnesium 7%.
2. Dari  pengujian  metalograpi,  penambahan  kadar  magnesium  7%  mengakibatkan  porositas  paling maksimum, sedangkan penambahan Magnesium 1 % menghasilkan porositas paling minimum. Semakin banyak penambahan kadar Magnesium maka semakin banyak pula porositas yang dihasilkan.
3. Keuntungan  cetakan  pasir  pada  proses  pengecoran  paduan  logam  adalah  mampu  menahan  suhu  700 ℃ bahkan  lebih,  ekonomis,  dan  desain  cetakan  yang  fleksibel  dan  mudah  dibentuk,  sehingga  pembuatan coran paduan logam menjadi lebih mudah.
4. Dibalik  keuntungannya,  Penggunaan  cetakkan  pasir  membuat  kualitas  coran  Aluminium  rentan mengalami cacat coran. Serta, sulit untuk menyamaratakan kualitas coran Alumunium.
Spesimen 1 Spesimen 2 Spesimen 3 Spesimen 4 Spesimen 5 Al 99% Mg 1% 426,01 428,02 428,92 426,75 425,03 Al 96% Mg 4% 423,19 425,02 422,03 423,08 422,81 Al 93% Mg 7% 420,83 422,18 421,21 419,18 420,05 426,01 428,02 428,92 426,75 425,03 423,19 425,02 422,03 423,08 422,81 420,83 422,18 421,21 419,18 420,05 414 416 418 420 422 424 426 428 430 Bending Test Al 99% Mg 1% Al 96% Mg 4%
Al 93% Mg 7%
Porositas

## Magnesium

## 5.2 Saran
Saran dari penelitian ini adalah :
1. Salah satu penyebab menurunnya kekuatan pada Aluminium coran adalah kerak/kotoran yang tercampur pada  Aluminium-Magnesium pada  proses  pengecoran.  Oleh  karena  itu,  perlu penggunaan  fluks,  karena fluks berfungsi mengangkat kerak/kotoran yang dihasilkan pada proses pengecoran, dengan penggunaan fluks, kita dapat menurunkan kemungkinan terciptanya porositas pada coran.
2. Perlu diperhatikan penggunaan pasir yang sesuai standar pengecoran, karena jenis pasir yang digunakan mempengaruhi kualitas coran yang dihasilkan.
3. Pada waktu pengecoran, sebaiknya pencampuran logam Al-Mg harus merata oleh karenanya dibutuhkan pengadukan yang teliti saat logam dilebur.

## REFERENSI
[1] Surdia, Tata dan Kenji Chijiwa. 2018. “ Teknik Pengecoran Logam ”. Jakarta: Pradnya Paramita.
[2] Surdia,   T dan  S,Saito. 2000. “ Pengetahuan Bahan Teknik ”. Jakarta: Pradnya Pramita.
[3] Sari, Nasmi Herlina. 2018. “ Material Teknik, Bahan Teknik Edisi 1 ”. Yogyakarta: Deepublish.
[4] McCabe, Warren L & Smith, J.C. 1999. “ Operasi Teknik Kimia ”. Alih Bahasa Jasiji, E.Ir. Edisi ke- 4. Penerbit Erlangga : Jakarta.
[5] Murray,J.,L, ” Alloy phase diagram ”, ASM Hanbook, Vol.3
[6] Purnomo.,  2004,  “ Pengaruh  pengecoran  ulang  terhadap  kekuatan  tarik  dan  ketangguhan  impak pada  paduan  Aluminium  tuang  320 ”,  Proceedings,  Komputer  dan  system  intelijen,  Universitas Gunadarma, Jakarta.
[7] Smith, W.F., 1993, “ Structure  and  Properties  of  Engineering  Alloys ”, McGraw-Hill inc, Second Edition.
[8] Brown,  J.R.,  1999,  “ Foseco  Non-Ferrous  Foundryman’s  Handbook ”,  Butterworth  Heinemann, Eleventh Edition, Oxford.
[9] Tirta  Nindhia,  Tjokorda  Gde,  2017,  “ Buku  Ajar,  Teknik  Pengecoran  Logam  Bukan  Besi ”,  Bali. Universitas Udayana.
[10] Spiret,  Matthew,  2019,  “ The  Definitive  Guide  to  ASTM  E8/E8M  Tension  Testing  of Metals”(Online) https://www.instron.us/testing-solutions/the-definitive-guide-to-astm-e8-e8m ( diakses 2 Oktober 2019 )