Journal Renewable Energy & Mechanics (REM)                                     E-ISSN: 2614-8315 Vol.02 No.02 2019: 81-92                                                                            P-ISSN: XXXX-XXXX DOI: 10.25299/jrem2019.1.1.2423                        Received 2019-01-01; Accepted 2019-02-28

## ANALYSIS OF HARDNESS AND MICRO STRUCTURE OF USED ALUMINIUM CASTING ON BRAKE SOE WITH ADDITION OF MANGANESE ELEMENTS (Mn)
(ANALISA KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO PADA CORAN LOGAM ALUMINIUM BEKAS SEPATU REM (BRAKE SOE) DENGAN PENAMBAHAN UNSUR MANGAN (Mn))
Roni Andika * , Kurnia Hastuti, Syawaldi Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Islam Riau *Corresponding author : roniandika93@gmail.com

## ABSTRACT
Currently  aluminum  casting  in  small  industries  uses  a  lot  of  used  aluminum  base material. This research was carried out using aluminum base brake shoes. Variations in  the  addition  of  manganese  (Mn)  are  carried  out  during  melting  (remelting). Manganese is added with 3 different compositions namely 0.5% Wt, 1% Wt, and 1.2% Wt. The results of the remelting material were tested for hardness and microstructure was observed to determine the effect of adding manganese. The results showed that the  addition  of  manganese  up  to  1%  Wt  reduced  the  hardness,  but  the  addition  of increase increased in the addition of 1.2% Wt manganese. In the remelting material, it  shows  that  the  porosity  caused  by  manganese  does  not  fill  empty  spaces  in  the microstructure.
Key Words : Addition of Mn, brake shoes, hardness, porosity and remelting .

## ABSTRAK
Saat ini pengecoran aluminium pada industri kecil banyak memanfaatkan bahan dasar aluminium  bekas.    Penelitian  ini  dilakukan  dengan  menggunakan  bahan  dasar aluminium bekas sepatu rem. Variasi penambahan mangan(Mn) dilakukan pada saat peleburan  (remelting).  Mangan  ditambahkan  dengan  3  komposisi  berbeda  yaitu 0,5%Wt, 1%Wt,dan 1,2%Wt. Material hasil remelting diuji kekerasan dan dilakukan pengamatan struktur mikro untuk mengetahui pengaruh penambahan mangan. Hasil penelitian  menunjukan  bahwa  penambahan  mangan  hingga  1%Wt  menurunkan kekerasan, namun penambahan  kembali meningkatkan meningkat pada penambahan mangan  1,2%Wt.  Pada  material  hasil  remelting  memperlihat  kan  adanya  porositas yang  di  sebabkan  oleh  karena  mangan  tidak  mengisi  ruang-ruang  kosong  dalam struktur mikro.
Kata Kunci : Kekerasan, peleburan, penambahan mn, porositas dan sepatu  rem.

## LATAR BELAKANG
Saat  ini  pengecoran  aluminium  pada industri  kecil  banyak  memanfaatkan bahan dasar aluminium bekas. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan  bahan  dasar  aluminium bekas sepatu rem. Variasi penambahan mangan(Mn)  dilakukan  pada  saat peleburan (remelting).
Aluminium  dan  paduannya  adalah material  logam ke dua terbanyak  yang digunakan setelah baja. Aluminium dan paduannya sangat beragam,  mulai dari bangunan,  bodi  kendaraan,  komponen mesin,  komponen  pada  kapal,  hingga aplikasi pada pesawat. Pada umumnya aplikasi  aluminium  menitik  beratkan pada karakternya yang ringan dan tahan korosi. (Hardi, T, 2009).
Pemanfaatan  aluminium  bekas  perlu ditambahkan  unsur  paduan  untuk peningkatan  nyata  dari  aluminium dapat  dicapai  dengan  penambahan unsur-unsur paduan
kedalam aluminium.  Unsur  paduan  tersebut dapat  berupa  mangan  (Mn)  tembaga (Cu),  mangan  (Mn),  silikon  (Si), magnesium  (Mg),  seng  (Zn)  dan  lain- lain.  Kekuatan  aluminium  paduan  ini dapat dinaikkan lagi dengan
pengerasan  regang  atau  perlakuan panas. Sifat-sifat lainnya seperti mampu  cor  dan  mampu  mesin  juga bertambah  baik,  akan  tetapi  teknik  ini menurunkan  ketahanan  korosi,  kontrol kehomogenan  komposisi  yang  sulit, harga  menjadi  mahal  dan  peningkatan biaya  daur  ulang  (Surdia  dan  Saito, 1995; Callister, 2000).
Pada  penelitian  tedahulu  penambahan unsur  mangan  (Mn).  telah  berhasil menunjukkan  peningkatan  kekuatan pada  penambahan  (1,0%  Wt).  Namun, untuk  penambahan  yang  lebih  tinggi lagi (1,2% Wt), malah terjadi penurunan nilai kekuatan dan kekerasan (Anzip, 2004).
Sepatu  rem  merupakan  salah  satu komponen  kendaraan  bermotor  yang umur  pemakaiannya  relatif  pendek, maka  dari  itu  sepatu  rem  akan  di  daur ulang kembali atau di  leburkan, dalam proses peleburan pengujian ini akan di tambah unsur mangan (Mn) (0,5%Wt), (1,0% Wt), dan (1,2% Wt).
Berdasar  kan  latar  belakang  di  atas tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk mengetahui pengaruh penambahan unsur mangan (Mn) (0,5%Wt), (1%Wt) dan  (1,2Wt)  terhadap  sifat  mekanik (kekerasan  dan  struktur  miko)  paduan aluminium bekas sepatu rem.

## METODOLOGI PENELITIAN

## Diagram Alir Penelitian
Pada  penelitian  ini,  aluminium  bekas sepatu  kampas  rem  dilebur  ulang  dan dituang  kembali.  Penuangan  material yang  dihasilkan  akan  di  uji  kekerasan, dan struktur mikro.
Dari  diagram  alir  penelitian  di  atas, dapat  di  jelaskan  bahwa  dalam penelitian  tugas  akhir  terdapat  tahap- tahap  yang  dilakukan  hasil  yang didapatkan  dalam  penelitian  mesin  ini tepat  sasaran  dan  sesuai  yang  di harapkan. antara lain :

## Mulai
Yaitu  langkah  awal  dalam  pemilihan judul.
Survey Konsep  pembahasan  dalam  survey  ini yaitu untuk mengangkat dan menganalisa  suatu  judul  yang  akan  di ambil dalam tugas ini. Literatur Pengambilan data-data dalam pembuatan tugas ini melakukan pengecoran  aluminium  di  lapangan (Workshop  Teknik  Universitas  Islam Riau).guna menemukan paduan
mangan (Mn) dalam pengecoran logam aluminium  bekas  sepatu  rem,alat pengecoran yaitu tungku pelebur,ruang bakar,tangki oli,ladel dan cetakan.

## Penyediaan Bahan dan Alat
Sebelum  melakukan  penelitian  ini segala  bahan  dan  peralatan  harus  di siapkan agar penelitian berjalan dengan baik  dan  hasilnya  dapat  sesuai  dengan yang diinginkan,

## Pengujian
Pengujian  yang dilakukan dalam tugas ini yaitu kekerasan, dan struktur mikro.

## Data
Hasil  dari  pengujian  yang  dilakukan dalam  proses  pengecoran  logam  yang di dapat di lapangan (Wokshop Teknik Universitas Riau)  dan yang berbentuk data atau hasil pengujian.

## Hasil
Suatu  proses  yang  didapat  dari  hasil pengujian penelitian dilapangan.

## Kesimpulan
Hasil  dari  pengumpulan  data  dari pengujian atau pengolahan data yang di
lakukan  di  lapangan  dari  awal  proses peleburan  aluminium  bekas  kampas rem dan campuran unsur mangan (Mn), pengujian specimen sampai selesai. Tahapan  penelitian  dapat  dilihat  pada diagram  alir  penelitian  seperti  pada Gambar 1

## Gambar 1 Diagram Alir Penelitian

## Bahan dan Alat
Bahan
• Aluminiun sepatu rem bekas
Gambar 2 Sepatu Rem
• Mangan (Mn)
Gambar 3 Mangan (Mn)
Alat
• Tungku pelebur aluminium
• Ruang bakar
• Tangki oli
• Selang
• Ladel
• Cetakan
• Blower

## Proses Peleburan Aluminium
• Sediakan  bahan  sepatu  kampas rem motor
• Ambil  aluminium  yg  ada  di kampas  rem  bekas  untuk  di leburkan.
• Sediakan  mangan(Mn)  untuk campuran alumunium
• Masuk  kan  oli  bekas  kedalam tangki oli untuk bahan bakar
• Pasamg selang dari tangki oli ke ruang bakar untuk mengalir kan bahan bakar oli bekas ke ruang
bakar • Oli  bekas  dalam  alat  ini berfungsi  untuk  menjadi  bahan bakar untuk peleburan aluminium bekas. Gambar 4 Oli bekas
• Masuk  kan  kampas  rem  bekas kedalam ladel
• Hidup  kan  api  di  ruang  bakar dan panas kan telebih dahulu • Pasang ruang bakar ke dapur/tungku  untuk  melakukan peleburan
• Masuk  kan  ladel  yang  telah berisi  kampas  rem  ke  dalam tungku
• Tunggu  20-25  menit  sampai aluminium mencair
• Angkat ladel yang berisi aluminium yang telah mencair
• Tuangkan  aluminium  cair  ke dalam saluran/pipa cetakan
• Bongkar cetakan pasir
• Pembersihaan dari cetakan pasir
• Pemeriksaan hasil cetakan
• Dan  yang  terakhir  dingin  kan aluminiumyang telah terbentuk

## Specimen
• Specimen Uji Kekerasan
Kekerasan di uji dengan metode brinell  4  (empat)  spesimen berbeda yaitu sepatu rem bekas,
sepatu rem bekas dengan penambahan mangan (Mn)
sebesar (0,5%Wt), (1%Wt), dan (1,2%Wt). 1. Penambahan  mangan  0,5%Wt yaitu  sebanyak  2,5  gram  dan aluminium 497,5 gram aluminium untuk di leburkan. 0,5 100 𝑥 500 𝑔𝑟𝑎𝑚 = 2,5 𝑔𝑟𝑎𝑚
2. Penambahan  mangan  1%Wt yaitu  sebanyak  5  gram  dan aluminium 495 gram aluminium untuk di leburkan. 1 100 𝑥 500 𝑔𝑟𝑎𝑚 = 5 𝑔𝑟𝑎𝑚
3. Penambahan  mangan  1,2%Wt yaitu  sebanyak  6  gram  dan aluminium 494 gram aluminium untuk di leburkan. 1,2 100 𝑥 500 𝑔𝑟𝑎𝑚 = 6 𝑔𝑟𝑎𝑚
Standar  specimen  uji  kekerasan  ini adalah  berdiameter  50  mm,  dan  tinggi 20  mm.  Mesin  yang  digunakan  untuk pengujian  ini  SA  6814  Lamone  dan metoda  uji  yang  digunakan  adalah Brinell
Gambar 5 Specimen Uji Kekerasan
• Specimen Uji Stuktur Mikro
Sebelum  dilakukan  pengujian mikrostruktur  terlebih  dahulu dilakukan penghalusan permukaan menggunakan kertas amplas yang dipakai pada mesin pemoles. Dan selanjutnya memberikan  zat  kimia  pada spesimen  berupa  cairan  etsa yang berguna untuk mempermudah  melihat  bentuk mikrostruktur  dari  spesimen dengan menggunakan mikroskop. Adapun bahan kimia  yang  digunakan  adalah memakai larutan keller, 190 ml larutan  H 2 O,  5  ml  HNO 3 ,  3  ml HCL,  2  ml  HF  semuanya  di aduk  hingga  rata  dan  celupkan spesimen antara 10-30 detik. Pengujian  ini  dilakukan  untuk mengetahui perbedaan mikrostruktur. Proses pengamatan ini dilakukan dengan cara sebagai berikut: a. Permukaan yang telah dihaluskan dan dipoles kemudian di etsa menggunakan campuran cairan  kimia  yaitu  larutan keller, 190 ml larutan H 2 O, 5 ml HNO 3 , 3 ml HCL, 2 ml HF semuanya di aduk hingga rata dan celupkan spesimen antara 10-30 detik.
b. Bagian  yang  telah  di  etsa, dilihat strukturnya menggunakan mikroskop dengan maksimal pembesaran 50 x. Pada proses ini struktur mikro  dari  spesimen  dilihat dan ditentukan.
50 mm
20 mm
c. Foto  hasil  pengamatan  mikro
struktur dengan menggunakan kamera. d. Lakukan  pengujian  untuk spesimen berikutnya.
Berikut  foto  tahapan  membuat spesimen uji struktur mikro
Gambar 6 Pemotongan aluminium
Gambar 7 Aluminium yang telah di potong
Gambar 8 Pembingkain (rasin+katalis)
d)Selesai pembingkain
Gambar 9 Specimen Uji Struktur Mikro

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Kesimpulan dan Saran
Seperti  yang  diuraikan  dalam  Bab  III, pada penelitian ini di lakukan
AL-Murni AL-Mn 0,5%Wt AL-Mn 1%Wt
AL-Mn 1,2%Wt
penambahan unsur  mangan (Mn) pada sepatu rem bekas dan mengetahui hasil pengaruhnya  pada  kekerasan  dan stuktur mikro. Kekerasan di uji dengan metode  brinell  4  (empat)  spesimen berbeda yaitu sepatu rem bekas, sepatu rem bekas dengan penambahan mangan (Mn)  sebesar  (0,5%Wt),  (1%Wt),  dan (1,2%Wt).  Pengaruhnya  pada  struktur mikro  juga  di  lakukan  pada  4  (empat) spesimen  tersebut  untuk  mengetahui pebedaan foto yang terbentuk.

## Kekerasan Material.
Pengujian  kekerasan  dilakukan  untuk mengetahui tingkat kekerasan permukaan pada masing-masing spesimen  benda  uji  (sampel).  Bahan yang  di  uji  adalah  Al-Mn    yang  telah dilakukan  proses  penuangan  dengan alumanium  bekas  sepatu  rem  sepeda motor tampa campuran dan alumanium bekas  sepatu    rem  yang  di  beri campuran mangan (Mn) yaitu (0,5%Wt),  (1%Wt),  dan  (1,2%Wt).
Metode  pengujian  yang  dilakukan adalah  metode  Brinell  (HB).  Dimana indentor  berbentuk  bola  baja  dengan beban penekanan 62,5kgf. Spesimen di uji kekerasannya  pada masing-masing sampel diambil tiga (3) titik penjejakan. Data    pengujian  yang  dilakukan  untuk nilai  kekerasan  pada  masing-masing pada spesimen dapat di lihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Nilai kekerasan material N o Spesimen kekeasan D rata -rata (mm ) HB N HB N rata- rata 1 Aluminiu m Sepatu Rem
0,95 85,0 3
2
0,95 85,0 3 85 3 0,94 86,8 0 4 Aluminiu m Sepatu Rem + Mn (0,5%Wt) 1,01 74,8 5 5 1,01 74,8 5 74 6 1,02 73,5 3 7 Aluminiu m Sepatu Rem + Mn (1%Wt) 1,04 70,6 2 8 1,19 52,9 6 60 9 1,14 57,8 7 10 Aluminiu m Sepatu Rem + Mn (1,2%Wt) 1,00 76,6 8
11
1,00 76,6 8 79 12 0,95 85,0 3
Dari Tabel  1  diperoleh nilai kekerasan tertinggi ditunjukan oleh material bekas sepatu rem dengan nilai kekerasan rata- rata sebesar 85 HB. Hal ini di sebabkan struktur  yang  terbentuk  sangat  kuat  ,
karena  kekuatan  antara  molekul  kuat. Dengan penambahan unsur lain menyebabkan  terjadi  nya  penurunan kekuatan  kekerasan,  sebagai  struktur menjadi  lemah.  Penambahan  mangan pada  aluminium  bekas  sepatu  rem ternyata  menurunkan  nilai  kekerasan. Penambahan 0,5%Wt Mn menghasilkan kekerasan 74 HB, untuk 1%Wt  Mn  kekerasan  60  HB  dan penambahan  1,2%Wt  Mn  kekerasan naik lagi menjadi 79 HB.
Data  nilai  kekerasan  tesebut  dibuat dalam  bentuk  grafik  seperti  pada gambar 4.1.
Gambar 10 Kurva Kekerasan Brinnel
(HB)
Terlihat pada gambar 10 yang menunjukan  grafik  diatas  bahwa  nilai kekerasan  pada  setiap  spesimen  yang berbeda-beda, aluminium bekas sepatu rem  tanpa  campuran  nilai  kekerasan nya  lebih  tinggi  dibanding  dengan aluminium  rem bekas yang di tambah mangan  (Mn),  penambahan  mangan 0,5%Wt    Mn  menurunkan  nilai kekerasan. Penurunan ini terjadi hingga penambahan  1%Wt  Mn.  Terlihat
kekerasan  minimal  diperoleh  pada komposisi  ini  yaitu  hanya  60  HB. Namun demikian, penambahan mangan hingga  1,2%Wt  Mn  menaikan  nilai kekerasan hingga 79 HB.

## Hasil Pengamatan Struktur Mikro
Pengamatan metallografy bertujuan untuk  mengetahui  struktur  mikro yang terdapat  pada  spesimen  pengujian. Pengujian ini di lakukan di Laboratorium Teknik Mesin Universitas  Riau.  Spesimen  yang diamati adalah aluminium bekas sepatu rem dengan penambahan mangan (Mn) yaitu (0,5%Wt), (1%Wt), dan
(1,2%Wt).  Sebagai  perbandingannya aluminium  bekas  sepatu  rem  tanpa campuran. Foto struktur mikro material aluminium  bekas  sepatu  rem  tanpa campuran  dapat  dilihat  pada  gambar 4.2. Foto diambil masing-masing untun pembesaran 10x dan 100x
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 85 74 60 79 H a rd n es s B ri n el l (H B ) porositas Aluminium
Gambar 11 Struktur mikro Tanpa Campuran.
Pengamatan  struktur mikro aluminium bekas  kampas  rem  dengan  campuran mangan (Mn)  (0,5%Wt), dapat dilihat pada gambar 4.3.
Gambar 12 Struktur mikro Campuran
Mangan (Mn) (0,5%Wt).
Pengamatan  struktur mikro aluminium bekas  kampas  rem  dengan  campuran mangan  (Mn)    (1%Wt),  dapat  dilihat pada gambar 13.
Gambar 13 Struktur mikro Campuran
Mangan (Mn) (1%Wt).
Pengamatan  struktur mikro aluminium bekas  kampas  rem  dengan  campuran mangan (Mn)  (1,2%Wt), dapat dilihat pada gambar 4.5.
porositas porositas Aluminium Aluminium Aluminium
Gambar 14 Struktur mikro Campuran Mangan (Mn) (1,2%Wt).
Jika dilihat dari hasil foto mikro dengan penambahan  Mn  sebesar(  0,5%Wt), (1%Wt)  dan  (1,2%Wt)  sepeti  pada Gambar  4.1,  Gambar  4.2,  Gambar  4.3 dan  Gambar  4.4  terdapat  adanya porositas  hasil  coran,  porositas  pada logam  cair  hasil  penambahan  mangan disebabkan    ada  nya  gas  hidrogen  dan oksigen  yang  terkurung  dalam  logam cair  sehingga  saat  penuangan  gas oksigen dan hidrogen akan kembali lagi ke  udara,dan  tebentuklah  porositas
(cacat)  pada  coran,porositas  juga  bisa terbentuk  d  akibatkan  oleh  temperatur terlalu tinggi saat penuangan,temperatur pada penuangan pengeoran  ini adalah 1200 o C .

## Kesimpulan
Dari data penelitian tugas akhir di dapat kan kesimpulan sebagai berikut :
1. Penambahan mangan sebesar 0,5%Wt  sampai  1%Wt  menurunkan kekerasan  material  aluminium  bekas sepatu rem. Namun demikian penambahan  mangan  hingga  1,2%Wt menaikan  nilai  kekerasan  di  banding penambahan  mangan  0,5%Wt  dan 1%Wt.
2. Penambahan  mangan  menghasilkan porositas  pada  produk  coran.  Semakin tinggi  penambahan  mangan  jelas porositas semakin tinggi akibat mangan tidak  mampu  mengiringi  struktur sehingga terjadi porositas dan
penyusutan.
3. Kekerasan dipengaruhi oleh porositas  yang  terbentuk  namun  pada penambahan mangan 1,2%Wt porositas banyak  tetapi  kekerasan  cukup  tinggi akibat struktur mikro yang berbeda.
4. Nilai  kekerasan  yang  dihasilkan setelah  penambahan  mangan  1,2%Wt menunjukan  daur  ulang  sepatu  rem dapat  digunakan  kembali  selisih  nilai kekerasan hampir sama besar.

## Saran
Pada penelitian selanjutnya disarankan :
porositas
Aluminium
1. Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya  lebihbanyak  memvariasikan campuran  Mangan  (Mn)  agar  dapat hasil  yang  optimal  dalam  proses peleburanulang ( remelting ).
2. Untuk penelitian selanjutnya sebaik nya  menurun  kan  temperatur  dapur pada proses peleburan (remelting) agar mengurangi porositas.
3. Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya menambah pengujian mekanis,  sehingga  dapat  memberikan referensi yang lebih lengkap.

## DAFTAR PUSTAKA
Anzip,  Arino  dan  Suhariyanto.,    2009 “Peningkatan  Sifat  Mekanik
Paduan Aluminium A356.2 dengan  Penambahan  Manganese (Mn)  dan  Perlakuan  Panas  T6” SAINTEK  Jurnal  Ilmiah  Teknik dan Rekayasa Athanasius priharyoto., 2011” Nasrudin arif  chamdani. ADC 12 Sebagai  Material  Sepatu  Rem Menggunakan  Pengecoran  High Pressure    Die  Casting  Variasi Temperature  Penuangan”  Jurnal Teknik Mesin. (http://ejournal.undip.ac.id/index .php/rotasi,) Basuki,  Budhy.,  2005  “  Pengaruh Analisa Penampang Bentuk Riser Terhadap Cacat Pengecoran Logam  Aluminium”  Seminar Material, Metalurgi. Elvis  Adril,  et_al.,  2010  “  Pengaruh Penambahan  mangan  Terhadap Sifat Mekanik Paduan Aluminium A7075” Poli rekayasa.(1 Oktober 2010). Kadek rihendra, Ketut gunawan., 2017 “  Pelatihan  Pengolahan  Limbah Aluminium Melalui Proses Pengecoran  Logam”  2541-3058 Seminar  Nasional  Vokasi  Dan Teknologi. Putri  Rachmawati,  Andika  Wisnujati., 2017  “Pengaruh  Penambahan 2,5% Ti-B Terhadap Sifat Mekanik Poros Berulir (SCREW) Berbahan dasar 40% Aluminium Bekas  Dan  60%  Piston  Bekas”
Jurnal Enginer.
Suyanto, et_el.,  2016 “ ADC3 Yang Di Buat  Dengan  Peleburan  Ulang Aluminium Bekas Sebagai Bahan Propeler  Kapal  Kayu.”  Jurnal Simetris.
Respati,  Sri  Mulyo  Bondan  et_al., 2014“Pengembangan
Mekanisme Dan Kualitas Produk Sepatu  Kampas  Rem  Berbahan Aluminium Dengan Metode
Pengecoran Squeeze”.
Surdia,  Tata  dan  Chijiwa.Kenji.  1996 “Teknik  pengecoran  Logam”,. Jakarta.