## PENGARUH VARIASI TEMPERATUR AIR SEBAGAI PENDINGINAN TERHADAP KARAKTERISTIK CORAN  ALUMINIUM DENGAN MEDIA CETAKAN PASIR CO 2

## Masyrukan
Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl.A.Yani Tromol Pos l Pabelan, Kartasura
Email: masyrukan@gmail.com

## ABSTRAK
Logam akan mengalami perubahan fasa selama proses pengecoran, baik perubahan sifat fisis maupun mekanik yang disebabkan oleh proses pembekuan. Perubahan sifat ini antara lain dipengaruhi media pendingin yang digunakan pada saat proses pendinginan. Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk  membandingkan  variasi  temperatur  pendinginan terhadap kekerasan hasil coran aluminium karena sifat fisis dan mekanis suatu logam sangat penting dalam kontruksi permesinan. Maka dalam penelitian ini digunakan media pendinginan yang berbeda yaitu : Air dengan suhu 15°C, Air dengan suhu 27°C dan Air dengan suhu 55°C. Dari pengujian kekerasan benda uji dengan media pendinginan air suhu 15°C mempunyai nilai kekerasan yang lebih baik dibanding air dengan suhu 27°C dan 55°C. Dari hasil pengujian komposisi kimia terdapat 17 unsur, tetapi hanya 4 unsur  yang paling berpengaruh pada aluminium cor yaitu Si, Fe, Cu, dan Zn yang paling dominan. Dilihat dari unsur yang ada pada material ini dapat digolongkan logam aluminium paduan seng (Al-Zn).
Kata kunci: Aluminium (Al), Pendinginan cepat, kekerasan, struktur mikro, komposisi kimia.
PENDAHULUAN Pengecoran merupakan proses pembentukan logam dengan cara dicairkan, lalu kemudian dituang kedalam cetakan dan dibiarkan sampai membeku. Bahan yang dipakai dalam cetakan sangat bervariasi, bebrapa contoh diantaranya dibuat dari bahan logam, pasir, semen, kulit, keramik, dan sebagainya. Masing-masing bahan cetakan ini akan memberikan pengaruh terhadap kualitas hasil produk coran logam cair. Kualitas ini terutama mengenai sifat mekanis dan cacat yang terbentuk selama proses penuangan hingga menjadi membeku. Setiap logam akan mengalami perubahan fasa saat proses pengecoran baik sifat fisiknya maupun sifat mekanisnya dan salah satu faktor yang mempengaruhi perubahan fasa adalah proses pendinginan yang salah satunya dipengaruhi oleh faktor temperatur dan media pendinginan.
Berdasarkan uraian di atas maka perlu dilakukan penelitian tentang pengaruh variasi temperatur air sebagai pendinginan terhadap flange coran aluminium dengan media cetakan pasir CO 2
TINJAUAN PUSTAKA Supriyanto,  2009  meneliti  bahwa  hasil  uji  keras  pada  produk  cor  aluminium  yang menggunakan cetakan pasir menunjukkan bahwa angka kekerasan yang paling tinggi adalah Dari hasil pengujian ketangguhan benda uji dengan media pendinginan udara suhu kamar
lebih tangguh dibandingkan dengan benda uji dengan media pendinginan oli SAE 40. Hal ini dikarenakan laju pendinginan udara suhu kamar  lebih lambat dibanding laju pendinginan oli SAE 40 dan air sumur, struktur mikro benda uji pendinginan udara suhu kamar unsur magnesium (Mg) yang terbentuk lebih banyak dan merata dari benda uji pendinginan oli SAE 40 dan air sumur. Yuli  Cahyo  Pamungkas  dkk,  2016  Pengaruh  quenching  menggunakan  air-oli  SAE 40  dengan  perbandingan  10%-90%  lama  pencelupan  5  menit,  10  menit,  15  menit  terhadap kekerasan  Al-Si,  mengindikasikan,  bahwa  lama  pencelupan  dalam  proses  quenching  yang menggunakan campuran media pendingin 90% air dan 10%% oli Mesran SAE 40 berpengaruh terhadap tingkat kekerasan paduan Al-Si. Pengaruh tersebut tampak dari kecenderungan tingkat kekerasan yang meningkat, yakni 57,54 HV untuk lama pencelupan 5 menit, 58,01 HV untuk lama pencelupan 10 menit, dan 58,15 HV untuk lama pencelupan 15 menit.
Elin  Nuraini  dkk,1996  Pengaruh  media  pendingin  udara,  pasir,  dan  air  memberikan perbedaan kekerasan dan ukuran butir AlMg2 yang mengalami perlakuan panas pada suhu 200°C selama 6 jam. Dengan pendingin air diperoleh kekerasan tertinggi yaitu 59 kg/mm 2 dan terendah adalah dengan pendingin pasir diperoleh 57,5 kg/mm 2, sedangkan dengan pendingin udara diperoleh 58,7  kg/mm 2 . Ukuran butir yang diperoleh adalah 26,8 µm, 27,3 µm dan 27,0 µm.
METODE PENELITIAN
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

## Bahan dan Alat Penelitian A. Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini :
1.  Aluminium bekas atau rosok yang berasal dari sparepart pabrik dan berbagai bahan campuran logam aluminium.
2.  Kalsium karbonat (bubuk anti air)
3.  Pasir silika
4. Water glass
5.  Air suhu 15°C
6.  Air suhu 27°C
7.  Air suhu 55°C

## B. Alat
Peralatan yang dipergunakan dalam   penelitian ini antara lain; Cangkul, Kowi,Tali pengikat cetakan CO 2 ,Penumbuk, Gayung, Tabung silinder ,Mesin. pengaduk, Digital Caliper, Lanset, Ember, Alat uji Spektrometer, Gancu Kerangka cetakan, Alat uji Kekerasan HRB, Ladel, Tabung Gas CO 2 , Alat uji Mikroskop Metalografi, Saringan (pengayak), Gergaji besi, Dapur pelebur dan Linggis

## C.  Prosedur Penelitian Pembuatan Cetakan
1.    Mempersiapkan kerangka cetakan berbentuk kotak
2.    Mempersiapkan papan kayu diletakkan bagian bawah sebagai alas  kerangka cetak bawah.
3.    Meletakan  kerangka  cetakan  diatas  papan  kayu  dan  meletakkan  pola  flange  diatas papan kayu.
4.   Mencampurkan pasir silika dan cairan water glass secukupnya kemudian diaduk hingga tercampur merata dan sedikit mengeras ± 1 menit .
5.  Mengisi pasir silika yang sudah tercampur dan diaduk dengan cairan water glass sampai batas permukaan kerangka cetakan, kemudian dipadatkan menggunakan penumbuk hingga padat merata setelah itu bagian atas kerangka cetakan diletakkan papan kayu kemudian dibalik berada dibawah dan bagian bawah pola flange berada diatas .
6.   Mengambil papan kayu yang berada diatas dan meratakan pasir yang berada dipermukaan apabila masih terdapat pasir yang belum merata sempurna menggunakan sendok.
7.    Melapisi bagian atas cetakan menggunakan kantong kresek agar pada saat melakukan proses memberi gas co pada pasir tidak menembus ke bagian bawah cetakan, setelah itu memasang lagi kerangka cetakan dan meletakan tabung silinder berukuran ± 1cm yang berfungsi sebagai saluran turun sprue dan mengisi pasir yang tercampur water glass tersebut ke dalam cetakan bagian atas yang sudah dilapisi dengan kantong kresek hingga menutupi permukaan kerangka cetakan dan kemudian ratakan.
8.   Kemudian mencabut tabung silinder tadi dan terbentuklah saluran turun sprue setelah itu membuat saluran udara pada bagian tengah menggunakan tabung silinder berukuran ± 1cm pada cetakan guna membuang gas – gas pada saat penuangan cairan coran.
9.  Kemudian membuat saluran masuk gas CO 2 menggunakan tabung silinder berukuran ± 0,5mm sebanyak 3 titik masing - masing pada bagian samping kanan dan kiri dan 3 titik pada bagian tengah.
10.  Setelah itu memberikan gas CO 2 dengan tekanan ± 1 – 1,5 N/m² kedalam saluran gas CO 2 yang sudah dibuat sebelumnya hingga mengeras dengan waktu ± 1 menit. 11.  Mengangkat  cetakan  bagian  atas,  kemudian  mengambil  pola  flange  dengan  cara menancapkan paku ke pol kemudian diketuk perlahan – lahan agar pola bergeser setelah itu diambil pola tersebut secara perlahan sehingga cetakan pasir CO 2 tidak runtuh, setelah itu meratakan bagian yang belum rata.
12.  Kemudian membuat saluran masuk gas CO 2 menggunakan tabung silinder berukuran ± 0,5cm pada cetakan bawah pada 3 titik masing – masing bagian pojok dan 2 titik pada bagian tengah.
13.  Membuat saluran masuk ingate pada pola atas posisikan dipojok dan dipresisikan dengan lubang dari saluran turun sprue, setelah itu memberikan gas CO 2 dengan tekanan  ±  1  –  1,5  N/m²  kedalam  saluran  gas  CO 2 yang sudah dibuat sebelumnya hingga mengeras dengan waktu ± 1 menit, kemudian memasang kembali cetakan atas dan dipresisikan antara lubang saluran turun (sprue) dan saluran masuk (ingate)
Proses Pengecoran
Pada proses pengecoran ini adalah meleburkan bahan alumunium dalam tungku,kemudian setelah alumunium benar benar cair ,cairan alumunium ini di ambil dari tungku peleburan dengan ladeldan dituangkandalam cetakan yang telah disiapkan
Proses Pendinginan
Pendinginan  dengan  variasi  3  media  yaitu  air  suhu  15°C,air  suhu  27°C  dan  air  suhu 55°C.Prosesnya adalah setelah Aluminium (Al) cair di tuangkan dari ledel ke dalam lubang saluran masuk cetakan Pasir CO 2 dan didiamkan 10 menit setelah dirasa sudah mengeras lalu cetakan dibongkar dan spesimen dimasukan ke dalam 3 media pendinginan tersebut, sistem pendinginan dalam pengecoran aluminium (Al) menggunakan beberapa media pendingin dan lama pendinginan 1 jam.
Pengamatan Porositas Pada pengamatan porositas ini dilakukan dengan cara memotong sebagian spesimen dengan secara acak. Kemudian pada bagian potongan tersebut dilakukan mounting dengan menggunakan resin dan katalis yang kemudian diamplas sampai halus dan diberi autosol supaya porositas dapat terlihat jelas dan setelah itu difoto makro menggunakan kamera dan dilakukan perbandingan dari setiap variasi pendingin
Pengujian Kekerasan
Kekerasan merupakan ketahanan bahan terhadap goresan atau penetrasi pada permukaannya. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui hasil kekerasan dari benda uji pada bebrapa bagian sehingga diketahui distribusi kekerasan rata-ratanya dari semua bagian yang diuji.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian Kekerasan Hasil Produk Cor Aluminium Pengujian kekerasan menggunakan HRʙ (Hardness Rockwell Ball type B) dengan beban 981 N (100,034 Kgf ) menggunakan penetrator bola diameter 1/16 in.dilakukan pada 5 titik pada bagian spesimen.
Gambar 2. Posisi Titik Kekerasan Spesimen.
Harga Kekerasan HRʙ (Hardness Rockwell Ball type B) Harga kekerasanHRʙ (Hardness Rockwell Ball type B) variasi pendinginan air suhu 15°C,air suhu 27°C dan air suhu 55°C terhadap hasil produk aluminium cor dapat dilihat seperti pada table 1
Tabel 1. Hasil Pengujian Kekerasan HRʙ. NO Media Pendinginan Kekerasan HRʙ Rata-rata HRʙ 1 Suhu 15°C 30,77 29,25 29,90 30,29 29,97 30,04 2 Suhu 27°C 20,71 20,87 19,45 19,40 19,80 20,05 3 Suhu 55°C 16,67 15,76 15,00 15,31 15,24 15,60
Gambar 3. Grafik hubungan kekerasan dengan variasi pendinginan
Pembahasan Pengujian Kekerasan
Dari  Hasil  pengujian  kekerasan  benda  uji  dengan  media  pendinginan  suhu  15°C  lebih keras yaitu 30,04 di bandingkan dengan hasil dari media pendinginan suhu 27°C yaitu 20,05 dan media pendinginan suhu 55°C yang bernilai 15,6. Laju dari pendinginan menggunakan media pendingin suhu 15°C lebih cepat dibandingkan dengan yang lain, oleh karena itu hasil kekerasannya juga lebih baik.

## Pengamatan Porositas
Hasil pengamatan porositas dapat dilihat pada poto makro pada gambar 4a,4b dan4c
Gambar4a    Gambar 4b     Gambar 4c Gambar 4a didinginkan dengan 15 0 C Gambar 4b didinginkan dengan 27 0
C Gambar 4c didinginkan dengan 55 0 C
Dari gambar 4a,Gambar 4c dan Gambar 4b,terlihat jumlah porositas (Titik berwarna putih) berbeda dan dihitung dengan luasan yang sama, dan dapat dilihat pada table.2.
Tabel 2. Hasil Pengamatan Porositas
Variasi Pendinginan jumlah porositas Air suhu 15°C 35 Air suhu 27°C 42 Air suhu 55°C 47

## Gambar 5. Grafik hasil pengamatan porositas
Pembahasan Pengamatan Cacat Porositas Berdasarkan hasil dari foto makro kamera diatas (gambar 4) dapat dilihat bahwa hasil produk yang menggunakan variasi pendinginan suhu 15°C memiliki tingkat porositas yang lebih sedikit atau rendah dibandingkan dengan variasi pendinginan suhu 27°C dan variasi pendinginan suhu 55°C. Sedangkan pada variasi pendinginan suhu 27°C dan variasi pendinginan suhu 55°C. kedua-duanya memiliki tingkat cacat porositas yang lebih banyak jika dibandingkan dengan variasi pendinginan suhu 15°C. Ada beberapa penyebab terjadinya Cacat porositas salah satu nya adalah sebagai berikut:
1.  terjadi akibat udara yang terperangkap didalam cetakan pada penuangan dan dari gas hidrogen yang terlarut dalam cairan logam yang kemudian dilepaskan selama proses pembekuan.
2.  Atom-atom pengikat cetakan yang bersentuhan dengan logam cair akan terurai dan membentuk gas-gas yang akan masuk kedalam logam cair dalam bentuk glembung- glembung.
3.  Zat –zat organik yang terkandung didalam pasir dan kotoran yang menempel pada aluminium rosok ketika pada proses peleburan.
Keberadaan porositas akan mempengaruhi tingkat kekerasan dari suatu produk cor, semakin banyak cacat porositas pada suatu benda/produk maka tingkat kekerasan akan menurun begitu juga dengan sebaliknya. Maka produk ini semakin tidak aman untuk dijadikan bahan untuk membuat komponen yang bergerak
KESIMPULAN
1. Dari Hasil pengujian kekerasan benda uji dengan media pendinginan suhu 15°C lebih keras yaitu 30,04 di bandingkan dengan hasil dari media pendinginan suhu 27°C yaitu 20,05 dan media pendinginan suhu 55°C yaitu 15,60. Laju dari pendinginan suhu 15°C lebih cepat dari laju pendinginan suhu 27°C dan pendinginan suhu 55°C sehingga membuktikan bahwa semakin cepat laju pendinginan maka semakin baik hasil kekerasannya.
2. Dari Pengamatan jumlah porositas dengan media pendingin suhu 15 0 C lebih sedikit jumlah porositasnya 35 dibandingkan dengan yang bermedia pendingin dengan suhu 27 0 C sebanyak 42 dan pada media pendingin 55 0 C sebanyak 47
DAFTAR PUSTAKA [1] Amstead, B.H, dkk. 1996. Teknologi Mekanik, Penerbit Erlangga, Jakarta
[2] Asm. 2004. Introduction to Aluminium – Silicon Casting Alloys, Atlas
[3]  Of Microfractographs
[4] Astika, I Made, dkk. 2010. Pengaruh Jenis Pasir Cetak Dengan Zat Pengikat Bentonit Terhadap Sifat Permeabilitas Dan Kekuatan Tekan Basah Cetakan Pasir (Sand Casting), Jurnal Ilmiah Teknik Mesin, Universitas Udayana
[5] Avner, Sidney. 1974. Introduction To Physical Metallurgy, Library Of
[6]  Congress Cataloging In Publication Data.
[7] Budiyono, Sidiq, dkk. 2013. Pengaruh Kualitas Pengecoran Pasir Cetak Basah Dengan Campuran  Bentonit  3%  dan  5%  Pada  Besi  Cor  Kelabu,  Jurnal  Ilmiah  Teknik  Mesin, Universitas Sebelas Maret.
[8] Hananto, Adam, Patna Partono. 2016. Pengaruh Variasi Media Cetakan Pasir, Cetakan Logam dan Cetakan RCS (Resin Coated Sand) terhadap  Produk Coran Aluminium, Jurnal Ilmiah Teknik Mesin, Universitas Muhammadyah Surakarta
[9]  Surdia, Tata, dkk. 1996. Teknik Pengecoran Logam. Penerbit Pradnya
[10] Paramita, Jakarta