## INFOMATEK
Volume 21 Nomor 2 Desember 2019
PENGARUH VARIASI TEMPERATUR DAN WAKTU TAHAN ( HOLDING TIME )

## PADA PROSES ARTIFICIAL AGING TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN KEKERASAN ALUMINIUM AC2C
Aa Santosa *) , Aripin, Wahid, Iman Dirja
Program Teknik Mesin Fakultas Teknik – Universitas Singaperbangsa Karawang
Abstrak :  Salah satu cara merubah sifat  mekanik suatu  logam  dengan cara proses perlakuan  panas. hardness lunak, dan retak ( crack ) pada produk cor adalah salah satu masalah yang dapat timbul akibat proses perlakuan panas  ( heat  treatment )  pada  aluminium  paduan.  Perlu  tidaknya  perlakuan  panas  dan  bagaimana  perlakuan panas  yang  dilakukan  tergantung  pada  sifat  coran  dan  penggunaanya.  Untuk  itu  perlu  diketahui  secara mendalam  sifat-sifat  coran  tersebut.  Selain  perlakuan  panas  yang  dilakukan  sifat  mekanis  logam  juga  akan dipengaruhi  oleh  proses  pendinginan  yang  dilakukan.  Pada  penelitian  ini,  fokus  masalah  yang  ingin  dipelajari adalah perlakuan panas khususnya pada proses Artificial Aging pada aluminium paduan tipe AC2C. Pengujian dilakukan pada aluminium paduan type AC2C Analisa kekuatan bahan dengan pengujian yang meliputi Uji keras (HB),  Struktur  mikro.  Temperatur solution  treatment pada  suhu  505 0 C,  Temperatur artificial  aging pada  suhu 150 0 C  dan  200 0 C,  Waktu  penahanan  ( holding  time )  1  jam,  3  jam,  dan  5  jam.  Hasil  memperlihatkan  bahwa struktur dendrit yang semakin halus seiring dengan semakin meningkatnya temperatur dan waktu tahan
Kata kunci: Alumunium Paduan, Perlakukan Panas, Kekerasan

## I. PENDAHULUAN 1
Bahan  teknik  secara  global  dapat  dibagi menjadi  dua  yaitu  bahan  logam  dan  bahan bukan logam. Bahan logam dapat dikelompokkan  dalam  dua  kelompok  yaitu logam  besi  ( fero )  dan  logam  bukan  besi  ( non fero ).  Logam  besi  yaitu  logam  paduan  yang terdiri  dari  campuran  unsur  karbon  dengan besi,  misalnya  besi  tuang,  besi  tempa  dan baja.  Logam  non  fero  yaitu  logam  yang  tidak
*) aa_santosa72@yahoo.com
Pertama diterima : 1 Agustus 2019 Direvisi : 7 Agustus 2019 Disetujui untuk publikasi: 3 September 2019
mengandung  unsur besi  (Fe)  misalnya tembaga,  aluminium,    timah  dan  lainnya. Bahan  bukan  logam  antara  lain  asbes,  karet, plastik dan lainnya.
Untuk  saat  ini  penggunaan  logam  fero  seperti besi  dan  baja  masih  mendominasi  dalam perencanaan-perencanaan mesin maupun konstruksi.  Sedangkan  penggunaan  logam non  fero  yang  terus  meningkat  dari  tahun  ke tahun adalah aluminium. Penggunaan
aluminium  khusus  pada  industri  otomotif  juga terus  meningkat  sejak  tahun  1980  (Budinski [1]), dan terus meningkat seiring
meningkatnya  jumlah  produksi  kendaraan bermotor  di  Indonesia.  Banyak  komponen otomotif  yang  terbuat  dari  paduan  aluminium diantaranya  adalah  piston,  blok  mesin,
cylinderhead
dan lain sebagainya.
Penggunaan paduan aluminium untuk kompenen  otomotif  dituntut  memiliki  kekuatan yang  baik  (Mizhar  dkk.  [2]).  Agar  aluminium memiliki  kekuatan  yang  baik  biasanya  logam aluminium  dipadukan  dengan  unsur-unsur seperti:  Cu,  Si,  Mg,  Zn,  dan  sebagainya (Abdillah  [3]),  selain  itu  jaga  biasanya  untuk mendapatkan  sifat  mekanis  tertentu  dapat dilakukan  dengan  proses  perlakuan  panas ( heat treatment ) (Surur dkk. [4]).
PT.  ADM  adalah  perusahaan  swasta  yang bergerak dibidang  industri  otomotif khususnya industri  mobil,  dan  jumlah  produksinya  terus meningkat  dari  tahun  ke  tahun.  Saat  ini kapasitas produksinya mencapai hingga 20.000  unit  perbulan.  Di  Indonesia  PT  ADM memiliki  5  cabang  (plant)  salah  satunya berada  di  kawasan  industri  KIIC  karawang yang  memproduksi  bagian  terpenting  dari mobil,  yaitu Cylinder  head. Berbagai  upaya dilakukan untuk dapat meningkatkan kapasitas  produksi  salah  satunya  adalah mempersingkat  proses  produksi,  diharapkan dengan semakin singkat waktu produksi maka jumlah  produk  yang  dihasilkan  akan  semakin meningkat, dengan tidak mengabaikan
standar-standar  kualitas yang  ditetapkan perusahaan.
Sebagai  upaya  mencari  sifat  logam  dengan yang  dibutuhkan  diantaranya  adalah  dengan cara  perlakuan  panas  (Majanasastra  [5]). Hardness lunak,  dan  retak  ( crack )  pada produk  cor  adalah  salah  satu  masalah  yang dapat  timbul  akibat  proses  perlakuan  panas ( heat  treatment )  pada  aluminium  paduan.
Perlu tidaknya perlakuan panas dan
bagaimana  perlakuan  panas  yang  dilakukan tergantung
pada sifat coran dan penggunaanya.  Untuk  itu  perlu  diketahui secara  mendalam  sifat-sifat  coran  tersebut. Selain  perlakuan  panas  yang  dilakukan  sifat mekanis  logam  juga  akan  dipengaruhi  oleh proses  pendinginan  yang  dilakukan.  Pada penelitian  ini,  fokus  masalah  yang  ingin dipelajari adalah perlakuan panas khususnya  pada  proses Artificial  Aging pada aluminium paduan tipe AC2C.

## II. METODOLOGI

## 2.1 Jenis Penelitian
Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  metode  eksperimen,  yaitu  kegiatan percobaan  secara  langsung  terhadap  benda uji  untuk  melihat  dan  membandingkan  hasil perlakuan  panas  yang  dilakukan  terhadap obyek,  dalam  hal  ini  adalah  logam  paduan aluminium  AC2C  (AA319-T6)  dengan  dimensi P x L x T (20 mm x 20 mm x 8 mm) sebanyak
6  spesimen.  Masing  -  masing  spesimen diberikan perlakuan panas yang berbeda yaitu dengan  variasi  temperatur  dan  waktu  tahan ( holding  time )  pada  saat  proses  penuaan buatan  ( artificial  aging ).  Pengujian  yang dilakukan  pada  masing –masing  spesimen yaitu  uji  keras  dan  uji  stuktur  mikro ( microstructure ).

## 2.2 Bahan
Pada  pengujian  ini  spesimen  uji  yang digunakan  adalah  aluminium  paduan  dengan data sebagai berikut:
1.  Merek: PT. ALUMINDO ALLOY ABADI
2.  Spesifikasi : AC2C (AA319-T6)
3.  Ketebalan: 8 mm
4.  Panjang x Lebar: 20 mm x 20 mm
5.  Komposisi kimia
Tabel  2  adalah  komposisi  kimia  aluminium paduan  AC2C  yang  digunakan  dalam penelitian ini.
Tabel 2.
Komposisi kimia aluminium paduan AC2C (AA319-T6) Unsur Kimia (%) Cu Si Mg Fe Mn Zn 2,57 5,59 0,24 0,40 0,27 0,13 2.3. Alur Penelitian
Alur penelitian yang dilakukan dalam penelitian  ini  adalah  seperti  di  Gambar  1. Penelitian  ini  dilakukan  dengan  beberapa tahapan pengujian.
Gambar 1.
Diagram Alir Penelitian

## III. ANALISIS DAN PEMBAHASAN
3.1 Spesimen Aluminium AC2C
Pada pengujian ini, spesimen yang dibuat ada 6 buah yaitu:
a.  Spesimen untuk proses artificial aging pada  temperatur  150 0 C  dan holding time selama 1 jam b.  Spesimen untuk proses artificial aging pada  temperatur  150 0 C  dan holding time selama 3 jam
c.  Spesimen untuk proses artificial aging pada  temperatur  150 0 C  dan holding time selama 5 jam d.  Spesimen untuk proses artificial aging pada  temperatur  200 0 C  dan holding time selama 1 jam
e.  Spesimen untuk proses artificial aging
pada  temperatur  200  C  dan holding time selama 3 jam f.  Spesimen untuk proses artificial aging pada  temperatur  200 0 C  dan holding time selama 5 jam
Gambar 2.
Spesimen Penelitian
Tabel 2.
Keterangan Gambar 2 Spesimen Keterangan A Untuk proses artificial aging pada temperatur 150 0 C dan holding time selama 1 jam
B Untuk proses artificial aging pada temperatur 150 0 C dan holding time selama 3 jam
C Untuk proses artificial aging pada temperatur 150 0 C dan holding time selama 5 jam
D
Untuk proses artificial aging
pada temperatur 200 0 C dan holding time selama 1 jam
E
Untuk proses artificial aging
pada temperatur 200 0 C dan holding time selama 3 jam
F
Untuk proses artificial aging
pada temperatur 200 0 C dan holding time selama 5 jam

## 3.2  Uji  Kekerasan  Material  dan  Struktur Mikro
Dalam  penelitian  ini  pengujian  kekerasan  dan struktur  mikro  yang  dilakukan  yaitu  pengujian spesimen sebelum dilakukan perlakuan panas dan  setelah  dilakukan  perlakuan  panas. Berikut  data  parameter  standar proses perlakuan panas dan hasil uji kekerasan pada Cylinder head di PT.ADM.
Tabel 3. Parameter Standar Perlakuan Panas
Cylinder head di PT. ADM Material Aluminium AC2C produk Cylinderhead Jenis perlakuan panas T6 ( precipitation hardening ) Solution treatment 505 0 C ± 5 dan HT = 4 jam Quench 70 0 C - 80 0 C Artificial aging 190 0 C dan HT = 4 jam Metode uji keras Harness brinell Standar  kekerasan PT. ADM 90 HB – 130 HB 3.3 Uji kekerasan material sebelum perlakuan panas (raw materials)
Pengujian kekerasan material sebelum perlakuan  panas  dilakukan  sebagai  data pembanding  data-data yang didapat dari hasil pengujian kekerasan material setelah dilakukan  perlakuan  panas.  Data-data  proses pengujian  diterangkan  pada  gambar  serta tabel berikut.
Tabel 4. Parameter Pengujian Parameter Metode pengujian Hardness Brinell Beban Identasi 1000 N Identor Bola baja, diameter 10 mm Waktu Identasi 30 detik Jumlah titik pengujian 4 titik
Gambar 3.
Spesimen 0 (raw material) Tabel 5.
Data hasil uji keras sebelum dilakukan perlakuan panas
Spesimen Titik Pengujian Rata- rata Brinell
(HB) 1 2 3 4
Sebelum perlakuan panas (0) 79 77 77 77 77,5 kekerasan standar PT ADM (X) 90 - 130 90 - 130
90 -
130 90 - 130 90 – 130
3.4 Uji Kekerasan Setelah Proses Perlakuan Panas Data-data hasil pengujian kekerasan
dirangkum  dan  dijelaskan  pada  tabel-tabel berikut;
1)  Uji kekerasan hasil proses natural aging selama 10 hari
Gambar 4. Spesimen untuk Natural Aging selama 10 hari
Tabel 6.
Parameter Pengujian Parameter Solution 505 0 C Quenching 70 0 C - 80 0 C (media air) Natural Aging 10 hari Metode pengujian Hardness Brinell Beban Identasi 1000 N Identor Bola baja, diameter 10 mm Waktu Identasi 30 detik Jumlah titik pengujian 4 titik
Tabel 7. Data hasil uji keras pada natural aging
selama 10 hari
Spesimen Titik Pengujian Rata- rata Brinell (HB)
1 2 3 4
Sebelum perlakuan panas (0) 79 77 77 77 77,5 Natural aging 10 hari (G) 89 99 94 96 108 kekerasan standar PT ADM (X) 90 - 130 90 - 130 90 - 130 90 - 130 90 – 130
2)  Kekerasan  hasil  proses Artificial  Aging
pada temperatur 150 0 C
Gambar 5.
Spesimen untuk Artificial Aging 150  C
Tabel 8.
Parameter Pengujian Parameter Solution 505 0 C Quenching 70 0 C - 80 0 C (media air) Artificial Aging 150 0 C Holding Time 1 jam, 3 jam, 5 jam Metode pengujian Hardness Brinell Beban Identasi 1000 N Identor Bola baja, diameter 10 mm Waktu Identasi 30 detik Jumlah titik pengujian 4 titik
Tabel 9. Kekerasan Hasil Proses Artificial Aging temperatur 150  C Spesimen Titik Pengujian Rata-rata Brinell (HB) 1 2 3 4
A ( Holding Time 1 Jam) 73 90 85 98 86,5 B ( Holding Time 3 Jam) 87 84 90 90 87,75 C ( Holding Time 5 Jam) 91 87 91 88 89,25 0 (Sebelum perlakuan panas) 79 77 77 77 77,5 X (kekerasan standar PT ADM) 90 - 130 90 - 130 90 - 130 90 - 130 90 - 130
3) Kekerasan hasil proses Artificial Aging
pada temperatur 200  C
Gambar 6.
Spesimen untuk Artificial Aging 200  C
Tabel 10. Parameter Pengujian Parameter Solution 505 0 C Quenching 70 0 C - 80 0 C (media air) Natural Aging 200 0 C Holding Time 1 jam, 3 jam, 5 jam Metode pengujian Hardness Brinell Beban Identasi 1000 N Identor Bola baja, diameter 10 mm Waktu Identasi 30 detik Jumlah titik pengujian 4 titik Tabel 11.
Kekerasan Hasil Proses Artificial Aging
temperatur 200  C
Spesimen Titik Pengujian Rata- rata Brinell (HB)
1 2 3 4
D
( Holding Time 1 Jam) 104 108 90 103 101,25 E ( Holding Time 3 Jam) 93 109 105 110 104,25

## F
( Holding Time 5 Jam) 101 111 107 113 108 0 (Sebelum perlakuan panas) 79 77 77 77 77,5 X (kekerasan standar PT ADM) 90 - 130 90 - 130 90 - 130 90 - 130 90 - 130
Gambar 7 Grafik Aluminium AC2C (temperatur Artificial Aging
200 0 C)
Gambar 8. Grafik Pengaruh Holding Time Terhadap Kekerasan
3.4 Struktur Mikro
a. Struktur Mikro Raw Material
.
Gambar 9.
Struktur Mikro raw material (perbesaran 200×)
b. Struktur Mikro Hasil Proses Artificial Aging
pada temperatur 150 0 C
Gambar 10.
Struktur mikro Artificial Aging 150 0 C dan HT 1 jam
Gambar 11.
Struktur mikro Artificial Aging 150 0 C dan HT 3
jam Gambar 12.
Struktur mikro Artificial Aging 150 0 C dan HT 5
jam
Gambar 13.
Struktur mikro Artificial Aging 200 0 C dan HT 1 jam
Gambar 14. Struktur mikro Artificial Aging 200 0 C dan HT 3
jam
Gambar 15.
Struktur mikro Artificial Aging 200 0 C dan HT 5 jam

## V. KESIMPULAN
Dari  hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan, dapat  disimpulkan  beberapa  hal  sebagai berikut:
1.  Sifat  mekanik  material  aluminium
AC2C  yang  merupakan  paduan  Al-Si- Cu  cenderung  meningkat  terutama sifat kekerasannya setelah dilakuakan penuaan buatan ( Artificial Aging ) pada temperatur  150 0 C  dan  200 0 C.  Sifat kekerasan  juga  meningkat  seiring dengan semakin lamanya waktu pemanasan. Kekerasan rata-rata pada raw  material  adalah  77,5  HB  dan kekerasan  material  AC2C  setelah dilakukan penuaan buatan pada tempetur 150 0 C dan waktu penahanan 1  jam,  3  jam  dan  5  jam  berturut-turut adalah 86,5 HB,  87,75 HB, dan 89,25 HB.  Kekerasan  semakin  meningkat setelah  dilakukan  penuaan  buatan pada  temperatur  200 0 C  dan  waktu penahanan  1  jam,  3  jam  dan  5  jam yaitu berturut-turut 101,25  HB,  104,25 HB, dan 108 HB.
2.  Dari  hasil  pengamatan  menggunakan
mikrosop memperlihatkan struktur mikro  mengalami  perubahan  seiring dengan meningkatnya temperatur dan waktu pemanasan pada proses penuaan  buatan  ( artificial  aging ).  Hal ini  dapat  dilihat  pada  perubahan struktur dendrit yang  semakin  halus
seiring dengan semakin meningkatnya temperatur  dan  waktu  tahan  ( holding time ). Puncak pola difraksi menunjukan  kecenderungan  terjadi pembentukan fasa kedua yang mengarah pada pembentukan
presipitat  Al 2 Cu.  Dapat  dilihat  juga perubahan  pada  butir  atom  yang semakin  halus  yang  berpengaruh pada meningkatnya kekerasan.
Semakin  halus  butir  maka  kekerasan semakin baik, sesuai dengan teori Hall Pecth.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Budinsky, K. Engineering Materials,
Properties  and  Selection ,  Vol.  35,  p.p 151- 171, 1996
[2] Mizhar, S., Suherman, Fauzi, R. “Pengaruh Penambahan
Magnesium Terhadap
Kekerasan,  Kekuatan  Impak,  dan  Struktur Mikro  pada  Aluminium  Panduan  (Al-Si) dengan Metode Lost Foam Casting,” Jurnal
Ilmiah  Mekanik ,  vol.  2  no.2,  pp.  77-84,
2016.
[3] Abdillah,  F.  “Pengaruh  Temparut  dan Waktu  Penahan  Artificial  Aging  terhadap Sifat-sifat  Mekanis  Paduan  50%  Piston Bekas  dan  50%  ADC  12  untuk  Material Piston Motor Bensin,” Traksi , vol. 10 no. 1, pp. 44-55, 2010.
[4] Surur,  R.S.,  Irfa’i,  A.  “Studi  Perlakuan
Panas Artificial Aging terhadap Angka Muai
dan Konduktivitas Termal
Material
Komposit  AL- Abu  Dasar  Batubara,” JTM ,
vol. 1 no. 1, pp. 68-72, 2015.
[5] Majanasastra,  B.S.  “Pengaruh  Variabel
Waktu  (Aging  Heat  Treatment)  terhadap
Peningkatan  Kekerasan  Permukaan  dan Struktur Mikro Kepala Piston Sepeda Motor
Honda  Vario,”  Jurnal  Ilmiah  Teknik  Mesin, vol. 3 no. 2, pp. 87-101, 2015.