PENGOLAHAN LIMBAH TEMBAGA DAN TIMAH SEBAGAI BAHAN KOMPONEN RADIATOR
Anang Subardi, Slamet Kurniawan Widianto

## ABSTRAK
Radiator  kendaraan  yang  berfungsi  untuk  pendinginan  air  pendingin  mesin maka  penggunaan  bahan  paduan  tembaga  dan  timah  atau  perunggu berkembang sangat  pesat  karena  sifat  paduan  tersebut  sesuai  untuk  bahan  komponen  radiator. Langkah selanjutnya bagaimana cara mengolah limbah tembaga dan timah ini agar mampu menjadi bahan baku pembuatan pipa-pipa pendingin pada radiator. Adapun penyediaan bahan ini dilakukan pada proses pengecorannya untuk memperoleh bahan yang  memenuhi  standar  dibuat  pipa  yang  digunakan  pada  radiator. Pemilihan perbandingan kandungan timah 4 % untuk mendapatkan hasil yang maksimal untuk kekuatannya, sesuai  refrensi  paduan tembaga-timah.  Setelah  paduan tembaga-timah pada crusible furnace melebur seluruhnya, selanjutnya dilakukan penuangan kedalam cetakan logam unytuk membuat spesimen benda uji dan waktu tuang disusun 6, 5, 4 dan 3 detik kemudian didinginkan sampai temperatur kamar. Spesimen yang diperoleh dari hasil penuangan tersebut dilakukan pengujian tarik dan pengujian impak untuk memperoleh  kekuatan  yang  optimal  jika  digunakan  untuk  pipa-pipa  pada  radiator. Kekuatan  tarik  paling  tinggi  terjadi  pada  paduan  tembaga-timah dengan  waktu penuangan  5  detik  rata-rata  mencapai  35,66  (kgf/mm 2 ),  jika  dibandingkan    dengan paduan  tembaga-timah  pada  waktu  penuangan  4  detik  mencapai  20,08  (kgf/mm 2 ), pada  waktu  penuangan  3  detik  mencapai  18,99  (kgf/mm 2 ),  dan  pada pipa radiator mencapai 26,48  (kgf/mm 2 ).  Dimana  harga  impack  tertinggi  tedapat  pada  paduan tembaga-timah  dengan  waktu  penuangan  5  detik  yang  mencapai  rata-rata  0,4557 joule/mm 2 ,  dibandingkan  dengan  waktu  penuangan  4  detik  mencapai  0,3209 joule/mm 2 , pada waktu penuangan 3 detik mencapai 0,3105 joule/mm 2 , dan pada pipa radiator  mencapai  0,4030  joule/mm 2 .  Pada  struktur  mikro  paduan  tembaga-timah waktu  tuang  5  detik  terlihat  bentuk  butir  yang  semakin  rapat  dan  mengecil  jika dibandingkan  dengan  hasil  struktur  mikro  pada pipa radiator di  pasaran,  dengan demikian sifat  mekanis yang dimilikinya akan meningkat.
Kata kunci : Pengcoran paduan limbah tembaga-timah, pipa raditor, pengujian tarik impak dan struktur mikro .

## PENDAHULUAN
Kehadiran  timah  sebagai  paduan tembaga  yang  didorong  ke arah produksi  perunggu  timah  sebenarnya sudah ada sekitar 2500 tahun sebelum masehi sedangkan usia perunggu yang dikenalkan  sekitar  2000  tahun  sampai peleburan  dari  besi  menjadi  tersebar luas.
Paduan  Tembaga-Timah: Meliputi Perunggu/Bronze (Cu-Sn) Perunggu  merupakan  paduan  antara tembaga  dan  timah atau perunggu merupakanpaduan  antara  tembaga dengan  unsur  logam  lain  selain  dari seng. Perunggu  mudah  dicor  dan mempunyai  kekeatan  yang  cukup tinggi  dibandingkan  kuningan  dan mempunyai  sifat  tahan  aus,  tahan
korosi.  Pemakian  paduan tembaga dengan  timah  yang  sering  disebut perunggu untuk  kekuatan  tarik  yang terbaik  kandungan  kadar  timahnya  4 %. Radiator  kendaraan  yang  berfungsi untuk pendinginan air pendingin mesin maka  penggunaan  bahan  paduan tembaga  dan  timah  atau  perunggu berkembang  sangat  pesat karena  sifat paduan  tersebut  sesuai  untuk  bahan komponen radiator. Pada saat sekarang ini  jumlah  kedaraan  berkembang sangat  pesat  demikian  juga  jumlah radiator  yang  terdapat  pada  kendaran juga  banyak,  padahal  komponen radiator  mempunyai  umur  yang terbatas  karena  fungsi  kerjanya. Dengan  demikian  penggunaan  paduan tembaga dan timah yang diperoleh dari limbah logam  dimasyarakat  yang dibuat  sebagai  komponen  radiator sangat  mendukung  perbaikan  dan perawatan raditor-raditor pada kendaraan. Langkah selanjutnya bagaimana  cara  mengolah  limbah tembaga  dan  timah  ini  agar  mampu menjadi  bahan  baku  pembuatan  pipa- pipa  pendingin  pada  radiator.  Pada proses pembuatan pipa pendingin dari bahan  limbah  tembaga  dan  timah  ini dilakukan  terbatas  penyediaan  bahan untuk  pembuatan  pipa  tersebut.
Adapun  penyediaan  bahan  ini dilakukan  pada  proses  pengecorannya untuk  memperoleh bahan  yang memenuhi  standar dibuat  pipa yang digunakan pada radiator.

## METODOLOGI
Paduan  tembaga  dan  timah  dengan kandungan 4  %  timah  dilebur  pada crusible  furnace  dengan temperatur 1083 0 C untuk peleburan tembaga dan
timah adalah 232 0 C sehingga penambahan  unsur  timah setelah tembaga  lebur  semuanya.  Pemilihan perbandingan  kandungan  timah  4  % untuk  mendapatkan  hasil  yang maksimal  untuk  kekuatannya,  sesuai refrensi paduan  tembaga-timah. Setelah  paduan  tembaga-timah  pada crusible  furnace  melebur  seluruhnya, selanjutnya  dilakukan  penuangan kedalam  cetakan  logam  unytuk membuat  spesimen  benda  uji  dan waktu  tuang  disusun  6,  5,  4  dan  3 detik  kemudian  didinginkan  sampai temperatur  kamar.  Spesimen  yang diperoleh  dari  hasil  penuangan tersebut dilakukan pengujian tarik dan pengujian  impak  untuk  memperoleh kekuatan yang optimal jika digunakan untuk  pipa-pipa  pada  radiator.  Pipa- pipa  pada  radiator  selain  digunakan untuk pendinginan air dari mesin juga menerima  beban  yang  berubah-ubah karena  putaran  pompa  air  pengin yang  berubah-ubah  dengan  demikian tekanannya juga berubah-ubah. Guna mendukung  data  hasil  pengujian diatas perlu data pendukung dari hasil pengecoran  dengan  pengujian  foto mikro  untuk  mendapatkan  proses penuangan yang optimal. Data-data pengujian tarik, pengujian  impak  maupun  foto struktur  mikro  disetarakan  dengan hasil pengujian atau dokumentasi dari data  pipa  radiatror  yang  ada dipasaran. Jika hasil pengujian paduan tembaga-timah  dari  limbah-limbah dilingkungan masyarakat dapat memenuhi  persyaratan  teknik  untuk pipa-pipa  radiator  maka  diperoleh standar  pengerjaan  pembuatan  pipa radiator  dari  limbah  tembaga-timah.
Terutama  standar  waktu  penuangan dari crusible furnace ke dalam cetakan logam.
Pendekatan  foto  struktur  mikro dari pengecoran limbah tembaga-timah dengan  waktu  tuang  yang  tidak  sama
disetarakan  dengan  foto  mikro  pipa radiator  di  masyarakat  dan  prosentase struktur  yang  mendekati struktur pipa radiator  dipasaran  digunakan  refrensi labih lanjut.

## Tabel 1. Hubungan kekuatan tarik dengan waktu penuangan
0 10 20 30 40 3 4 5 6 Waktu Penuangan (menit) Ke ku at an ta rik (k gf /m m 2) Kekuatan tarik (kgf/mm2) Elongation (%) Tabel 2. Hubungan harga impak dengan waktu penuangan 0 10 20 30 40 3 4 5 6 Waktu penuangan (detik) En er gi imp ak (J ou le ) Impak (joule)

## Tabel 3. Hubungan harga impak dengan waktu penuangan
0,3 0,32 0,34 0,36 0,38 3 4 5 6 Waktu penuangan (detik) Har ga im pak (j ou le /m m 2) Harga Impak (Joule/mm2)

## Hasil Pengamatan Struktur Mikro
Struktur Mikro pipa radiator dipasaran\

## Struktur Mikro PaduanTembaga-Timah
Waktu Penuangan 3 Detik
Struktur Mikro PaduanTembaga-Timah Waktu Penuangan 4 Detik Struktur Mikro PaduanTembaga-Timah Waktu Penuangan 5 Detik Gambar 4. Struktur mikro radiator dipasaran dan paduan tembaga-timah dengan perbedaan waktu penuangan PEMBAHASAN
Waktu  penuangan  pada  pelebuaran tambaga  dengan  penambahan  timah sangat  berpengaruh  terhadap  hasil peleburan,  dimana  terlihat  bahwa pengaruh  waktu  penuangan  dalam peleburan penambahan  unsur timah pada tembaga  menyebabkan  butir  (kelompok dendrite) terdistribusi merata.  Disamping itu  penambahan  unsur  timah  juga menambah  ketebalan  dan  memadatkan ukuran  butir.  Peleburan  tembaga  dengan penambahan
timah membutuhkan penanganan  khusus,  ini  dikarenakan perbedaan titik lebur antara tembaga dan timah  yang  berbeda,  dimana  titik  lebur tembaga adalah 1083 0 C dan timah adalah 232 0 C sehingga penambahan unsur timah harus menunggu sampai tembaga melebur terlebih dahulu . Apabila temperatur tuang terlalu tinggi menyebabkan unsur timah menjadi hilang karena  penguapan,  dan  temperatur  yang terlalu rendah menyebabkan
penghilangan  gas  yang  tidak  cukup.
Dengan  perlakuan  tersebut  diharapkan
timah  dapat  larut  dalam  tembaga sehingga  komposisi  paduan  hasil pengecoran tercapai.
Secara  teoritis  penambaha  timah  pada tembaga  dapat  meningkatkan  kekuatan mekanisnya,  karena  timah  akan  larut dalam  struktur  tembaga  sehingga  tidak membentuk  fase  baru  hanya  akan mengubah  perbandingan  fase α dan  fase β .  Di  bawah  ini  pembahasan  dari    data pengujian  tarik,  pengujian  impack,  dan struktur  mikro,  pada  peleburan  tembaga dengan  penambahan  unsur  timah  dan perbedaan waktu penuangan.

## Pembahasan hasil  pengolahan  data
pengujian tarik Perbedaan  waktu  penuangan  juga sangat  berpengaruh  terhadap  kekuatan tarik
material tembaga dengan penambahan  unsur  timah.  Pada pipa radiator  jarak  antara  batas  butir  lebih lebar  sehingga  terdapat  ruang  yang kosong dan kurang padat. Dengan kondisi demikian pipa radiator menjadi  lebih
rapuh dan getas jika dibandingkan dengan tembaga  yang  diberi  unsur  penambah timah.  Dengan  penambahan  unsur  timah dan  perbedaan  waktu  penuangan  pada tembaga  diharapkan  terjadi  perubahan bentuk  dan  batsas  butir  sehingga diperoleh struktur butir yang lebih padat. Kenaikan  kekuatan  tarik  paling  tinggi terjadi  pada paduan  tembaga-timah dengan waktu penuangan 5 detik rata-rata mencapai
35,66 (kgf/mm 2 ),
jika dibandingkan    dengan  paduan  tembaga- timah pada  waktu  penuangan  4  detik mencapai  20,08  (kgf/mm 2 ),  pada  waktu penuangan  3  detik  mencapai  18,99 (kgf/mm 2 ),  dan  pada pipa radiator mencapai 26,48 (kgf/mm 2 ).
Pembahasan  hasil  pengolahan  data pengujian impack Patahan  yang  terjadi  pada  spesiment, hal ni disebabkan pada bagian yang patah terjadi  pemusatan tegangan.  Energi impack tidak seluruhnya digunakan untuk mematahkan  spesiment,  namun  sebagian hilang  karena  gesekan.  Dan  dilihat  dari grafik  dapat  dianalisa  bahwa  waktu penuangan  pada  paduan  tembaga-timah akan  menghasilkan  perubahan  sifat mekanis  yaitu  harga  impacknya. Hal  ini disebabkan  terjadinya  pemadatan  dan perubahan  tebal  butir. Dimana  harga impack  tertinggi  tedapat  pada  paduan tembaga-timah  dengan  waktu  penuangan 5  detik  yang  mencapai  rata-rata  0,4557 joule/mm 2 ,  dibandingkan  dengan  waktu penuangan  4 detik  mencapai  0,3209 joule/mm 2 , pada waktu penuangan 3 detik mencapai  0,3105  joule/mm 2 ,  dan  pada pipa radiator mencapai 0,4030 joule/mm 2 .
Pembahasan Hasil
Pengamatan Struktur Mikro Berdasarkan  hasil  pengamatan  foto struktur  mikro  dapat  disimpulkan  bahwa terdapat perbedaan antara holder radiator dengan  paduan  tembaga-timah  dengan waktu penuangan yang berbeda, dari yang
telah  dilakukan  nampak  jelas  adanya perubahan perban dingan pada fase, besar fase, dan tebal fase. Berdasarkan  hasil  pengamatan  foto struktur mikro pada holder raditor terlihat jarak antara  fase  dan  lebih  lebar sehingga terdapat ruang yang kosong dan kurang  padat,  sedangkan  pada  paduan tembaga-timah hitam dengan  waktu penuangan 5 detik terlihat bahwa fase  lebih rapat atau  semakin  padat dibandingkan dengan fase  , sedangkan pada  paduan  tembaga-timah  dengan waktu  penuangan  4  detik  dan  3  detik dominasi fase   (matrik gelap) terlihat semakin berkurang. Dengan  demikian  penambahan  unsur timah  hitam  dan  perbedaan  waktu penuangan pada tembaga merubah perban dingan  fase α dan  fase β ,  dimana  fase β lebih  banyak  dibandingkan  fase α .
Dengan  penambahan  timah  hitam  dan perbedaan  waktu  penuangan  pada tembaga menyebabkan proses pembekuan menjadi lebih lambat, dengan pendinginan  lebih  lambat  terbentuklah kelompok  atom  pada  permukaan  cairan yang  kemudian  menjadi  inti  butir  yang padat.  Selama  solidifikasi  dengan  laju pendinginan lambat  maka  inti  pertama bertambah besar akibat kepindahan atom dari cairan menjadi padat yang kemudian semua  cairan  bertransformasi  dan  butir bertambah  besar,  dengan  bertambahnya jumlah kelompok inti kristal dan tiap-tiap kelompok  tumbuh  dengan  cepat  hingga akhirnya  saling  bertemu.  Sehingga diperoleh  logam  dengan  jumlah  butir yang lebih banyak dan padat.

## KESIMPULAN
Secara  teoritis  penambaha  timah  pada tembaga  dapat  meningkatkan  kekuatan mekanisnya,  karena  timah  akan  larut dalam  struktur  tembaga  sehingga tidak membentuk  fase  baru  hanya  akan
mengubah  perbandingan  fase α dan  fase β . Waktu  penuangan pada  peleburan tambaga  dengan  penambahan  timah sangat  berpengaruh  terhadap  hasil peleburan,  dimana  terlihat  bahwa pengaruh  waktu  penuangan  dalam peleburan  penambahan unsur timah  pada tembaga  menyebabkan  butir  (kelompok dendrite)  terdistribusi  merata.  Disamping itu  penambahan  unsur  timah  juga menambah  ketebalan  dan  memadatkan ukuran butir.
Dari  hasil  pengujian  tarik  terlihat adanya  kenaikan  kekuatan  tarik  pada penambahan  unsur  timah  dengan perbedaan  waktu  tuang  pada  tembaga. Nilai  kekuatan  tarik  tertinggi  pada  saat waktu  penuangan  5  detik.  Penambahan timah  dengan  perbedaan  waktu  tuang pada tembaga juga mampu meningkatkan kekuatan  impacknya,  hal  ini  dikarenakan penambahan  unsur  timah  mampu meningkatkan  keuletan  sehingga  struktur yang  terbentuk  lebih  baik  serta menjadikan  material  lebih  liat  dan  juga mempengaruhi  pembentukan  struktur mikro.  Pada  struktur  mikro  paduan tembaga-timah  waktu  tuang  5  detik terlihat  bentuk  butir  yang  semakin  rapat dan  mengecil  jika  dibandingkan  dengan hasil struktur mikro pada pipa radiator di pasaran,  dengan  demikian  sifat    mekanis yang dimilikinya akan meningkat.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Amsteat  H.B,  F  Ostwalk,  L  Begeman Myron, Djapri Srianti, 1990,
Teknologi Mekanikal jilit 1 , Erlanggga Jakarta 2. B.J.M.Beumer,  1987, Ilmu  Bahan Logam  Jilit  1 ,  PT.  Bhatara  Karya
Aksara, Jakarta
3. Chijiwa  Kenji,  Surdia  Tata,  2000, Teknik  Pengecoran  Logam , PT. Pradnya Paramita, Jakarta 4. Daryanto,  1983,
Iktisar  Praktis Berbagai  Macam  Logam , Tarsito, Bandung 5. D.  Swarup,  Ajai  Rastogi,  1982, Elements  Of  Metallurgy  Twelfth Edition, Delhi India 6. E.G.Weast,  1982, Copper  And  Its Alloys , Metallurgical  Consultant  and Fomer  Director,  Copper  Development Association, London
7. F.Smith  William, 1996, Foundation Material  Science  and  Enginiering (Second Edition)
8. Smalmam R.E, 1991, Metalurgi Fisik dan Rekayasa Materil , PT. Gramedia,
Jakarta
9. Tata  Surdia,  Shinroku  Saito, 2000,
Pengetahuan  Bahan  Teknik , PT. Pradnya Paramita, Jakarta