## PENGARUH KOMPOSISI KIMIA PADUAN Al – Si – Cu PADA PROSES HIGH PRESSURE DIE CASTING DALAM PEMBUATAN CRANKCASE
1 Ratna Dewi Anjani, 2 Heriyanto
1, 2 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Singaperbangsa Karawang
1 ratna_danjani@yahoo.com

## I. P ENDAHULUAN
Proses  pengecoran  dengan  isilah  lain foundry merupakan  proses  dasar  dalam  pengembangan  di  dunia industri. Negara Korea sekarang ini merupakan Negara yang sangat  maju  dalam  dunia  industry.  Hal  ini  dikarenakan teknologi  pengecoran  atau foundry yang  pertama  kali mereka kuasai.
Pada proses teknik pengecoran ada dua metode yang diterapkan  yaitu  teknik  secara  konvensional  dan  non konvesional.  Metode  proses  pengecoran  sekarang  yang sedang dikembangkan adalah proses pengecoran secara non konvensional  karena  proses  ini  sangat  sedikit  sekali  cacat pengecoran yang dihasilkan, namun proses ini akan efektif apabila memproduksi secara masal. Produksi secara terbatas masih  lebih  efektif  dengan  proses  pengecoran  secara konvensional.
Salah satu proses pengecoran secara non konvesional adalah High  Pressure  Die  Casting. Pembuatan  produk dengan  proses High  Pressure  Die  Casting ,  tidak  terlepas dari  masalah  cacat  yang  ditimbulkan.  Cacat  pada  proses pencetakan ini pun merupakan indikator dari kesalahan pada proses pengecoran tersebut [ 1 ].
Kesalahan  atau  cacat  yang  ditimbulkan  oleh  proses High Pressure Die Casting (HPDC) dalam pembuatan salah satunya  adalah  komposisi  kimia  yang  terjadi  pada  proses peleburan,  karena  komposisi  kimia  akan  menyebabkan turbulensi,  akibat  adanya  turbulensi  pada  produk sehingga produk ini mengalami kegagalan [ 2 ].

## II. METODE PENELITIAN
A. Metode Eksperimental
Penelitian  ini  menggunakan  metode  eksperimental, yaitu suatu penelitian yang berusaha mencari penyebab dari permasalahan yang ditimbulkan oleh adanya ketidaksesuaian  dilapangan.  Adapun  beberapa  hal  yang memungkinkan terjadinya cacat porositas shrinkage tersebut salah  satunya  adalah  komposisi  unsur  paduan  aluminium yang  digunakan  tidak  standar.  Sehingga  dalam  analisa  ini akan difokuskan ke uji komposisi unsur paduan aluminium [ 3 ].
Penelitian  yang  dilakukan  dengan  membandingkan antara  hasil  pengecoran  yang  baik  ( OK )  dengan  hasil pengecoran yang kurang baik ( NG ).

## B. Pengumpulan Data
Pengumpulan data yang dilakukan berdasarkan studi lapangan,  data NG ,  maupun  data  spesifikasi  standar  yang telah diterapkan di lapangan. NG pengecoran berupa produk cor umunya diketahui setelah adanya proses tes kebocoran ( leak  test )  atau  retak  di departemen  machining .  Dimana produk/sample dari departemen  die  casting (pengecoran) dikirim  ke departemen  machining untuk  dilakukan  proses machining  kemudian  dilakukan  uji  kualitas  kembali sebelum  masuk  ke  perakitan.  Pada  pengujian  inilah  cacat pada  hasil  pengecoran  diketahui.  Saat  ditemukannya NG , sudah  banyak  kerugian  yang  ditimbulkan  sehingga  harus

## I N F O  A R T I K E L
Diterima  : 28 Desember 2017 Direvisi  : 30 Januari 2018 Disetujui : 16 Maret 2018

## Kata Kunci :
High pressure die casting, Shrinkage , Pengecoran, Porositas

## A B S T R A K
Salah satu proses pengecoran secara non konvesional adalah High Pressure Die Casting. Pembuatan produk dengan proses High Pressure Die Casting , tidak terlepas dari masalah cacat  yang  ditimbulkan.  Cacat  pada  proses  pencetakan  ini  pun  merupakan  indikator  dari kesalahan  pada  proses  pengecoran  tersebut.  Analisa  cacat  pada  proses  ini  dilakukan  dari proses perancangan, proses peleburan dan pada proses penuangan. Pada proses pengecoran High Pressure Die Casting dengan material paduan Al-Si- Cu sering terjadi cacat berupa cacat  porositas shrinkage  dan  turbulensi .  Cacat  ini  menyebabkan  bocor  setelah  proses machining .  Cacat  yang  terbentuk  salah  satunya  disebabkan  karena  unsur  paduan,  karena unsur  paduan  dapat  mempengaruhi  temperature  penuangan.    Analisa  cacat  porositas shrinkage pada pengecoran High Pressure Die Casting dengan aluminium paduan Al-Si- Cu  dilakukan  dengan  membuat  12  spesimen  dari  masing-masing  sample  aluminium  cair yang  memiliki  kadar  cacat  rendah  ( tipe  YW )  dan  kadar  cacat  tinggi  ( tipe  YI ).  Tujuan dilakukan  pembubutan  agar  permukaan  rata  sebelum  dilakukan  uji  spektro  untuk menganalisa  komposisi  kimia.  Hasil  pengamatan  ditemukan  perbedaan  komposisi  yang cukup jauh diantara kedua tipe YI dan Tipe YW. Aluminium yang digunakan pada tipe YI kandungannya  lebih  sedikit  dari  tipe YW walaupun  masih  dalam  kondisi  standar.  Pada aluminium cair untuk tipe YI rata-rata kandungan Al 86,0308% ; Si 10,1580% ; Cu 1,8287% ;  Fe  0,9079%.  Sedangkan  pada  aluminium  cair  untuk  tipe  YW  rata-rata  kandungan  Al 85,5788% ; Si 10,1580% ; Cu 1,8194% ; Fe 0,7948%.

## PENGARUH KOMPOSISI KIMIA PADUAN Al – Si – Cu PADA PROSES HIGH PRESSURE DIE CASTING DALAM PEMBUATAN CRANKCASE
dilakukan  perbaikan [ 4 ]. Pengujian  di  machining difokuskan  kepada  uji  dimensi,  kebocoran  &  kualitas  dari hasil  pengecoran  berikut  data  NG  pengecoran  yang  telah melalui proses machining [5].
C. Proses Peleburan
1. Waktu Penuangan Aluminium Cair
Porositas  juga  dapat  terjadi  karena  adanya  gas didalam  aluminium  cair  yang  terjebak  saat  proses  casting dilaksanakan. Dimana aluminium cair diambil dari holding furnace menggunakan ladle kemudian  dimasukan  ke plunger sleev e untuk diinjeksikan ke dies. Semua  mesin  umumnya  menggunakan  pengaturan waktu tuang aluminium cair ( fine spill ) dari holding furnace ke plunger  sleeve yang  sama,  dikarenakan  mesin  yang digunakan juga sama. Waktu pengaturannya sebesar 2 detik. Dapat dilihat pada gambar 1 dan pada gambar 2a dan 2b.
Gambar 1. Proses robot ladle menuang aluminium cair
Gambar 2.a. Pengaturan waktu penuangan aluminium
cair cavity yw
Gambar 2.b.  Pengaturan waktu penuangan aluminium cair cavity YI
2. Temperatur Aluminium Cair
Menurut  Athanasius  Priharyoto  Bayuseno  dkk. Bahwa semakin tinggi suhu penuangan, maka akan semakin kecil  prosentase  terjadinya  porositas.  Perusahaan  telah
menetapkan  standar  temperatur  untuk  jenis  aluminium paduan  yang  digunakan  untuk  pengecoran  sebesar  665- 680 0 C.
Gambar 3. Control panel holding furnace
Gambar  3.  Merupakan panel  control  box untuk menjaga  dan  memonitor temperatur  aluminium  cair  sesuai dengan suhu yang sudah diatur. Untuk mengecek suhu ini, dapat dilakukan dengan melihat monitor suhu yang terdapat pada furnace control panel.
Gambar 4.a.  Temperatur aluminium cair cavity yi
Gambar 4b. Temperatur aluminium cair cavity yw
Pada gambar 4b Terlihat temperatur aluminium cair yang  terbaca  dari  masing-masing furnace  control  panel . Dimana  pada cavity  YW sebesar  669 0 C  dan  671 0 C  untuk cavity YI. Kedua temperatur tersebut masih masuk kedalam standar komposisi aluminium yang telah ditentukan.
2 Detik

## PENGARUH KOMPOSISI KIMIA PADUAN Al – Si – Cu PADA PROSES HIGH PRESSURE DIE CASTING DALAM PEMBUATAN CRANKCASE

## 3. Pengujian Spesimen
Spesimen  yang  telah  dibubut,  dimasukan  ke  dalam alat uji spektro yang telah disediakan dengan posisi bagian yang telah dibubut berada dibawah.
Gambar 5. Tempat meletakan spesimen pada alat uji spektro
Pada panel alat uji, tekan tombol RUN (warna hijau), alat uji akan  memproses  secara  otomatis  dan  akan  menampilkan data  hasil  pengujian  pada  layar  komputer.  Hasil  pengujian ini bisa diprint. Pengujian dilakukan kesemua spesimen dari sample aluminium yang OK maupun NG.

## Gambar 6. Monitoring spektro
Untuk  memperoleh  gambaran  yang  jelas,  tentang langkah-langkah  pemecahan  masalah  Pengaruh  komposisi Kimia  material  Al-Si-Cu  pada  proses  High  Pressure  Die Casting  (HPDC)  dibuatkan  diagram  alir  ( flow  chart )  yang dapat di lihat pada gambar 7. di bawah ini:
Gambar 7.  Diagram alir untuk mengetahui pengaruh komposisi kimia material Al-Si-Cu pada proses hpdc.

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN

## A. Sifat Fisik dan klasifikasi Aluminium
Panas jenis untuk Al 0.2997 cal/g. 0 C. Data ini dipakai untuk  menentukan  panas  yang  dibutuhkan  pada  proses pengecoran.  Paduan  Al-Cu-Si  biasa  digunakan  untuk membuat crankcase, pump housing dan aircraft fifftings .

## B. Struktur Mikro Material Paduan Al-Cu-Si
Paduan  Al-Cu  adalah  paduan  yang  mengandung  4  – 5% tembaga. Paduan ini memiliki sifat-sifat mekanik yang baik dan mampu mesin yang baik sedangkan mampu cornya agak jelek.  Paduan  Aluminium-tembaga-Silisium  dibuat dengan  menambah  1  –  5%  silisium  pada  paduan Aluminium-Tembaga  untuk  memperbaiki  mampu  cornya dan  paduan  ini  disebut  “lautal”.  Gambar  8.  Menunjukkan struktur mikro dari paduan Al-Cu-Si.
Pengujian Spektro Kesimpulan Pengamatan/Pegambilan material sample Al-Si-Cu Proses Peleburan (Penambahan Komposisi Kimia) Produk Yang Baik Produk yang Jelek

## PENGARUH KOMPOSISI KIMIA PADUAN Al – Si – Cu PADA PROSES HIGH PRESSURE DIE CASTING DALAM PEMBUATAN CRANKCASE
Gambar 8. Struktur mikro paduan Al-Cu-Si
Paduan  Al-Cu-Si  diperbaiki  dalam  sifat-sifat  mekaniknya dengan menambah unsure-unsur lain yaitu mangan bahkan ditambah unsure magnesium [6].

## C. Data Pengujian Komposisi Kimia
Data  yang  diperoleh  dari  pengujian  disajikan  dalam bentuk tabel di bawah ini:
T ABEL I Komposisi unsur paduan aluminium cair tipe YW.
Dari tabel diatas, diketahui bahwa komposisi aluminium cair ( molten ) yang digunakan untuk membuat produk cor dengan cavity YW masih dalam standar yang ditetapkan perusahaan. Aluminium tipe YW merupakan produk yang menghasulkan kuliatas  produk  yang  tidak  menghasilkan  cacat  cor  berupa turbulensi dan porositas. Di tabel ini bisa dilihat komposisi kimia  paduan  Al-Cu-Si  dengan  penambahan  atau  unsure- unsur  ikutan  pada  proses  pengecorannya.  Aluminium  cair pada holding  furnace mesin  casting  yang  memproduksi
produk  cor dengan cavity  YI juga  dilakukan  pengecekan. Dengan data sebagai berikut:
T ABEL I I Komposisi unsur paduan aluminium cair tipe YI
Dari tabel diatas, diketahui bahwa komposisi aluminium cair ( molten ) yang digunakan untuk membuat produk cor dengan cavity  YI juga  masih  dalam  standar  yang  ditetapkan perusahaan.  Hasil  data  ditampilkan  dalam  bentuk  grafik untuk memudahkan analisa.
Gambar 9. Grafik komposisi unsur paduan aluminium tipe yi dan yw
Grafik  diatas  menunjukkan  perbedaan  komposisi diantara  kedua  aluminium  tersebut.  Perbedaan  tersebut terletak pada unsur Si, Fe dan Mn walaupun ketiganya masih tergolong  standar.  Berdasarkan  teori  dasar,  silikon  pada paduan  aluminium  dapat  menurunkan  temperatur  lebur. Semakin mendekati komposisi eutektiknya, maka temperatur  lebur  semakin  rendah.  Selain  itu,  silikon  juga dapat  meningkatkan  fluiditas  sehingga  dapat  menurunkan pembentukan shrinkage serta  mengurangi  kemungkinan terjadinya hot-cracking sehingga  dapat  memperlancar produksi [ 7 ].
Aluminium yang digunakan pada tipe YI kandungannya  lebih  sedikit  dari  tipe YW walaupun  masih
Al roeutektik CuAl 2

## PENGARUH KOMPOSISI KIMIA PADUAN Al – Si – Cu PADA PROSES HIGH PRESSURE DIE CASTING DALAM PEMBUATAN CRANKCASE
dalam kondisi standar. Sehingga fluiditas pada tipe YI lebih rendah dibandingkan tipe YW . Berbeda dengan kandungan Si, kandungan Fe pada tipe YI lebih besar dibandingkan tipe YW .  Penambahan  unsur  Fe  pada  pengecoran  yang menggunakan die diperlukan untuk mengurangi lengketnya produk cor dengan die (soldering) serta untuk meningkatkan kekerasan produknya. Walaupun demikian, menurut Taylor terdapatnya  kadar  Fe  dalam  paduan  aluminium  akan meningkatkan  terbentuknya shrinkage  porosity. Selain  itu, Fe memiliki titik leleh yang tinggi dan cukup keras sehingga dapat menyebabkan masalah saat machining [8] .
Berdasarkan  data  uji  spektro,  kandungan  Mn  pada tipe  YW  cenderung  lebih  banyak  daripada  tipe  YI. Penambahan  mangan  pada  paduan  akan  berefek  pada  sifat perlakuan  pengerasan  ( work-hardening )  pada  alumunium paduan,  sehingga  didapatkan  logam  paduan  dengan kekuatan tarik tinggi namun tidak terlalu rapuh. Mn adalah unsur  yang  memperkuat  Al  tanpa  mengurangi  ketahanan korosi  dan  dipakai  untuk  membuat  paduan  yang  tahan korosi.  Unsur  Mn  merupakan  sumber  terpenting  dalam pembentukan slag .  Seperti  penelitian  yang  dilakukan  oleh Elvis (2010), bahwa penurunan porositas dapat disebabkan oleh  kemampuan  Mangan  (Mn)  untuk  menetralkan penyusutan dan kontraksi panas (deformasi) selama proses pembekuan.  Selama  pembekuan,  terjadi  proses  pengisian dimana Mn akan melingkungi butir dendrit dan bersirkulasi ke  semua  sistem  struktur [ 2 ] .  Bagian  dari  struktur  yang tidak terisi atau dialiri Mn akan muncul sebagai porositas.

## IV. KESIIMPULAN
Porositas shrinkage terjadi karena adanya penyusutan pada  saat  solidifikasi  berlangsung.  Dimana  unsur  paduan berpengaruh  terhadap  solidifikasi.  Pada  aluminium  cair untuk  tipe  YI  rata-rata  kandungan  Al  86,0308%  ;  Si 10,1580%  ;  Cu  1,8287%  ;  Fe  0,9079%.  Sedangkan  pada aluminium  cair  untuk  tipe  YW  rata-rata  kandungan  Al 85,5788% ; Si 10,1580% ; Cu 1,8194% ; Fe 0,7948%. Dari komposisi  kimia  terdapat  perbedaan  dari  unsure  Fe,  pada sample  YI  terdapat  unsure  Fe  yang  lebih  besar  sehingga kandungan  Unsur  Fe  menyebabkan  turbulensi.  Pembuatan dan  pengujian  spesimen  sebanyak  12  Pcs  untuk  masing- masing  tipe  bertujuan  untuk  mengetahui  paduan  dari  tiap posisi  pada  holding  furnace.  Pada  sample  YW  dengan komposisi diatas cacat yang porositas dan turbulensi dapat dihindari.

## DAFTAR RUJUKAN
[1] John a.schey, Proses manufaktur edisi ketiga , penerbit andi Yogyakarta, 2009.
[2] Adril, Elvis, Pengaruh Penambahan Mangan terhadap Sifat  Mekanik  Paduan  Aluminium  A7075 ,  POLI
REKAYASA Volume 6, Nomor 1, 2010.
[3] Kamiluddin,  Mohammad, Pengaruh  penambahan unsur paduan Aluminium , FT UI, 2010.
[4] Iqbal,  Muhammad, Jenis-jenis  NG  proses  casting ,
Karawang : YMMWJ, 2008.
[5] Tata  Surdia  &  Kenji  Chijiwa, Teknik  Pengecoran , Jakarta :Pradnya Paramita, 1996.
[6] Surdia,  Tata  &  Saito,  Shinroku, Pengetahuan  Bahan Teknik , edisi kedua, Jakarta: Pradnya Paramita, 1992.
[7] William  D.,  Callister,  Jr., Material  Science  And Engineering,  An  Indtroduction ,  John  wiley  &  Sons, INC, 2007.
[8] Taylor,  R.E.,  Groot,  H.,  Goerz,  T.,  Ferrier,  J.,  dan Taylor D.L., High Tempe rature-High Pressure , 30, p. 269, 1998.