## PENGARUH MEDIA PENDINGIN DAN WAKTU TUNGGU TERHADAP POROSITAS, KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO MATERIAL
AL PADUAN (RONGSOKAN) MENGGUNAKAN METODE PENGECORAN EVAPORATIVE
Komang Aria Kresna Kepakisan 1) , Rudi Siswanto 2) 1,2 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat JL. Akhmad Yani Km.36 Banjarbaru, Kalimantan Selatan,70714 E-mail: aryaayyawae@gmail.com

## Abstract
The purpose of this  research is  to know the effect  of  cooling media  and  holding time  to  porosity,  hardness  and  micro  structure  of  Al  alloy  material  (scrap)  using evaporative casting method. The method used in this research is the experimental method  of  smelting  Al  Alloy  piston  scrap  and  poured  at  700°C  in  Styrofoam pattern mold with 10 and 15 minutes holding time, then cooled with medium air, brine,  and  water  of  PDAM  for  30  minutes.  The  material  used  is  excavator aluminum  alloy  (scrap)  izumi  piston  with  silicon  aluminum  alloy  (Al-12%  Si). The highest  hardness  value obtained from  the  results of cooling casting with the brine cooling medium for 10 minutes that is equal to 217,996 kg / mm2 average HV.  At  porosity,  the  highest  value  was  obtained  at  holding  time  of  15  minutes with PDAM water cooling medium 5.088% against raw material. While the result of visual observation with 50x magnification of microstructure of specimen to raw material,  Si  material  in  raw  material  has  significant  length  increase.  The conclusion  of  the  research  results  is  that  re-casting  with  variations  of  cooling medium and waiting time will increase hardness and increase porosity, except on brine cooling medium.
Keywords: MTTR, MTTF, RCM ( Reliability Centered Maintanance )

## PENDAHULUAN
Salah  satu  unsur  kimia  jenis  logam  ringan  yang  mempunyai  karakteristik tahan  terhadap  korosi  dan  memiliki  hantaran  listrik  yang  cukup  baik  adalah Aluminium  (Al).  Aluminium  dapat  dihasilkan  melalui  proses  pengolahan  murni ataupun  dicampur  dengan  unsur  kimia  lain  seperti  pengecoran  ( casting )  atau pembentukan  (f orming ).  Produk  dari  bahan  aluminium  yang  sudah  tidak  bisa digunakan  (produk  bekas),  masih  bisa  dimanfaatkan  lagi  salah  satunya  untuk memproduksi  ulang  suku  cadang  kendaraan  bermotor,  seperti  piston, connecting rod, gear, pulley dan beberapa part lainnya.
Aluminium  rongsokan  diperoleh  dari  limbah spare  part mesin.  Kelebihan dalam penggunaan aluminium rongsokan sebagai bahan dasar pengecoran adalah mudah  didapatkan  dan  murah  sehingga  bisa  menekan  biaya  produksi,  selain  itu aluminium  memiliki  titik  lebur  yang  tidak  terlalu  tinggi  sekitar  600  oC  dan kemampuan  untuk  dipadukan  dengan  unsur  logam  lain  seperti  besi.  Implikasi yang  didapat  dari  penggunaan  aluminium  bekas  adalah  penurunan  kualitas  dan tidak  memenuhi  standar  material  jika  kurang  tepat  dalam  pemilihan  metode  dan jenis aluminium bekas yang digunakan.
Pada  penelitian  ini  akan  dilakukan  kajian  untuk  mengetahui  bagaimana pengaruh  waktu  tunggu  dan  pengaruh  media  pendingin  pada  proses  pengecoran logam  aluminium  bekas  pada  tungku  krusibel  dengan  menggunakan  metode pengecoran evaporative dengan  memanfaatkan  styrofoam  bekas  sebagai  pola cetakan. Kemudian didinginkan dengan media udara (suhu ruang), air PDAM, dan air garam
Pengujian  dilakukan  terhadap  hasil  pengecoran  almunium  bekas  tersebut untuk mengetahui cacat porositas, nilai kekerasan dan struktur mikro yang terjadi pada  produk  almunium  hasil  penegecoran.  Diharapkan  hasil  penelitian  ini  dapat mengurangi  dan  mengolah  limbah  aluminium  piston  bekas  menjadi  barang  yang memiliki nilai jual dan kualitas yang lebih baik.

## Aluminium (Al)
Logam  aluminium  adalah  logam  yang  mempunyai  sifat  ringan  yang pemanfaatannya  sangat  luas.  Selain  ringan  juga  memiliki  kelebihan  lain  seperti pengantar panas yang baik. Material ini dipergunakan di dalam bidang yang luas bukan  saja  untuk  peralatan  rumah  tangga  tetapi  juga  dipakai  untuk  keperluan material pesawat terbang, mobil, kapal laut, dan konstruksi.
Aluminium  mempunyai  beberapa  sifat-sifat  karakter  fisis  antara  lain memiliki berat  jenis  sekitar 2,65-2,8 kg/dm3, mempunyai  daya hantar listrik dan panas  yang baik, tahan terhadap korosi, dalam beberapa bahan, titik lebur 6600C dan  susunan atom  face  centered  cubic. Karakteristik  penting  lainnya  dari aluminium termasuk kepadatan rendah (yang hanya sekitar tiga kali lipat dari air), daktilitas  (yang  memungkinkan  untuk  ditarik  ke  dalam  kawat),  dan  kelenturan (yang berarti dapat dengan mudah dibentuk menjadi lembaran tipis).

## Pengecoran Evaporative
Pengecoran evaporative  (evaporative  casting) adalah  salah  satu  metode pengecoran  logam,  dimana  pola (pattern) dan  sistem  saluran (gating  system) menjadi  satu  kesatuan  yang  dibuat  dari  bahan  styrofoam.  Pola  pengecoran evaporative termasuk  pola  sekali  pakai  yang  memanfaatkan  proses  penguapan pola karena logam cair panas.
Ukuran  butiran  dan  berat  jenis  dari  styrofoam  mempengaruhi  produk dalam  pengecoran evaporative. Dengan  berat  jenis  styrofoam  yang  rendah  maka jumlah  gas  yang  terbentuk  pada  saat  pola  menguap  menjadi  sedikit.  Berat  jenis styrofoam berbanding terbalik terhadap berat jenis produk pengecoran.

## Pengujian Struktur Mikro
Pengujian  struktur  mikro  dilakukan  untuk  mengetahui  karakter  dan  sifat mekanik  hasil  pengecoran  melalui  gambar  struktur  mikronya  dengan  perbesaran 50X.
d 13 6 o

## Pengujian Kekerasan
Menggunakan  metode Vickers untuk  mengetahui  tingkat  kekerasan material  dengan  cara  menekan  piramida  intan  136°  pada  permukaan  sampel pengujian tersebut.
Angka  kekerasan Vickers (HV)  merupakan  perbandingan  beban  uji  (F) dalam Newton yang dikali dengan angka faktor 0,102 dan luas permukaan bekas luka tekan ujung piramida intan (A) dalam mm 2 .
Gambar 1. Indentor Vickers

## Pengujian Porositas
Porositas  dipengaruhi  oleh  berat  jenis (density) material.  Densitas  aktual dan densitas teoritis ditentukan untuk mengetahui tingkat porositas.
Densitas  teoritis  diperoleh  dengan  perhitungan  standar  ASTM  E  252-06. Sedangkan  untuk  menentukan  densitas  aktual  menggunakan  teori  Archimedes yaitu  perbandingan  massa  di  udara  dengan  selisih  massa  di  udara  dan  air  yang dihitung dengan persamaan :
   fluida x Ww Wa Wa m   ) . ( (Sudibyo dkk, 2013) (1)
di mana:
Ρ m : densitas terukur (gram/cm 3 ) ρ fluida  : massa jenis fluida (gram) W a : berat specimen dalam udara (gram)
W w : berat specimen dalam air (gram/cm 3 )
Densitas  aktual  dan  densitas  teoritis  produk  pengecoran  digunakan  untuk memperoleh tingkat porositas dalam satuan persentase.
         % 100 . 1 % x th m p   .
(Sudibyo dkk, 2013) (2)
di mana:
P%
: tingkat porositas (%)
ρ m : densitas aktual (gr/cm 3 ) ρth
: densitas teoritis (gr/cm 3 )

## METODE PENELITIAN
Pada penelitian kali ini, metode yang digunakan adalah metode eksperimen (uji  laboratorium).  Yaitu  melakukan  pengecoran  logam  dengan  variasi  media pendingin  dan  waktu  tunggu  menggunakan  metode  pengecoran evaporative dengan bahan Al bekas (rongsokan) piston excavator . Hasil pengecoran kemudian dibuat spesimen. Kemudian dilakukan pengujian laboratorium terhadap spesimen untuk mengetahui porositas, kekerasan, dan struktur mikro.

## Diagram Alir Penelitian
Langkah-langkah dalam penelitian ini terdapat dalam diagram alir penelitian seperti pada Gambar 2.
Gambar 2. Diagram Alir Penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Data Pengujian Raw Matererial
Dari  hasil  pengujian  yang  dilakukan  diantaranya  adalah  pengujian  struktur Mikro,  pengujian  porositas,  dan  pengujian  kekerasan  dari  pengecoran  ulang  Al paduan  (rongsokan)  piston  selain  melakukan  pengujian  pada  hasil  pengecoran daur ulang, juga melakukan pengujian komposisi matrial yang diguanakan sebagai bahan  penelitian,  hasil  pegujian  komposisi  matrial  yang  digunakan  sebagai penelitian dapat di lihat dalam Tabel 1.
Tabel 1. Komposisi Al paduan (rongsokan)
Pada  Tabel  1,  terlihat  unsur  yang  lebih  dominan  adalah  unsur  Al  83,28% dan  Si  12,6027  %  materilal  piston  tersebut  termasuk  jenis  eutektik  yaitu  dengan suhu lebur 577% o C

## Struktur Mikro
Pengujian struktur mikro dilakukan bertujuan untuk mengetahui bagaimana susunan  struktur  mikro  yang  dimiliki  oleh  material  dari  hasil  pengecoran  ulang dan  struktur  mikro  material  sebelum  dilakukan  pengecoran  ulang  seperti  yang terlihat dalam Gambar 3.
Gambar 3. Struktur Mikro Dengan Pembesaran 50 x 1 Strip10 µm
Dari  hasil  pengamatan  struktur  mikro  dengan  perbesaran  50x  terhadap spesimen  uji,  Si  dalam  hasil  pengecoran  ulang  mengalami  penyebaran  yang merata  dan  membentuk  serat  memanjang.  Perbedaan  secara  visual  hasil pengecoran  ulang  dengan  raw  material  terlihat  jelas  pada  bentuk  serat  Si  yang mengalami pertambahan panjang.

## Pengujian Porositas
Gambar 4. Hasil Uji Porositas
Keterangan:
a. AP10  yaitu  media  pendingin  air  PDAM  dengan  waktu  tunggu  dalam  cetakan selama 10 menit.
b. AP15  yaitu  media  pendingin  air  PDAM  dengan  waktu  tunggu  dalam  cetakan selama 15 menit.
c. AG10  yaitu  media  pendingin  air  garam  dengan  waktu  tunggu  dalam  cetakan selama 10 menit.
d. AP15  yaitu  media  pendingin  air  garam  dengan  waktu  tunggu  dalam  cetakan selama 15 menit.
e. U10 yaitu media pendingin udara dengan waktu tunggu dalam cetakan selama 10 menit.
f. U15 yaitu media pendingin udara dengan waktu tunggu dalam cetakan selama 15 menit.
Dari Gambar 4 dapat kita lihat peningkatan porositas untuk spesimen media pendingin air PDAM dan waktu tunggu 15 menit dengan kode AP15 sebesar 5,0% terhadap spesimen raw material , untuk spesimen media pendingin air garam dan waktu  tunggu  10  menit  dengan  kode  AG10  mengalami  peningkatan  porositas sebesar  4,5%  terhadap  spesimen raw  material ,  dan  untuk  specimen  media pendingin  udara  dan  waktu  tunggu  15  menit  dengan  kode  U15  mengalami peningkatan porositas sebesar 3,9% terhadap spesimen raw material .

## Pengujian Kekerasan
Gambar 5. Hasil Uji Kekerasan
Dari  Gambar  5  dapat  kita  lihat  peningkatan  kekerasan  untuk  spesimen media  pendingin  air  PDAM  dan  waktu  tunggu  15  menit  dengan  kode  AP15 sebesar  5,1%  terhadap  spesimen raw  material ,  untuk  spesimen  media  pendingin air garam dan waktu tunggu 10 menit dengan kode AG10 sebesar 4,5% terhadap spesimen raw  material ,  dan  untuk  spesimen  media  pendingin  udara  dan  waktu tunggu 15 menit dengan kode U15 sebesar 3,9% terhadap spesimen raw material .

## Pembahasan
Berdasarkan  hasil  dari  pengamatan  visual  dengan  perbesaran  50x  struktur mikro spesimen terhadap raw material, material Si dalam raw material mengalami pertambahan panjang yang signifikan. Hal ini berpengaruh besar pada persentase hasil  pengujian  porositas  yang  berada  dikisaran  4-5%  untuk  media  pendingin cairan yaitu air PDAM dan air garam, dan 2-3% untuk media pendingin udara. Berdasarkan hasil dari uji porositas, persentase porositas yang dialami oleh spesimen pengecoran ulang mengalami peningkatan pada pendinginan selama 15 menit  dengan  media  air  PDAM  dan  udara  terhadap  pendinginan  oleh  media pendingin selama 10 menit dengan media pendingin air PDAM dan udara. Hal ini tidak berlaku pada media pendingin  air  garam  yang dilakukan selama 10 dan 15 menit. Hal ini disebabkan oleh hal-hal teknis seperti pola cetakan pengecoran dan kecepatan  penuangan  logam  cair  pada  cetakan  pengecoran.  Bentuk  dari  pola cetakan  pengecoran  dan  kecepatan  penuangan  logam  cair  pada  cetakan mempengaruhi  konsistensi  hasil  pengecoran.  Hal  ini  dapat  mengakibatkan terjebaknya  gas  dalam  logam  hasil  pengecoran  yang  akan  mempengaruhi  setiap hasil pengujian yang akan di lakukan.
Berdasarkan  hasil  uji  kekerasan  yang  didapat,  media  pendingin mempengaruhi  nilai  kekerasan  dari  hasil  pengecoran  ulang raw material.  Nilai kekerasan  tertinggi  didapat  dari  pendinginan  hasil  pengecoran  dengan  media pendingin  air  garam  yaitu  sebesar  217,996  kg/mm 2 average  HV menggunakan media  pendingin  air  garam  selama  10  menit  dan  nilai  kekerasan  yang  paling rendah  didapat dari pendinginan hasil pengecoran dengan media pendingin udara yaitu  sebesar  106,476  kg/mm 2 menggunakan  media  pendingin  udara  selama  10 menit.  Namun,  dalam  pengujian  kekerasan  pada  spesimen  uji  hasil  pengecoran yang  didinginkan  menggunakan  media  pendingin  air  garam,  terdapat  penurunan angka  kekerasan  yaitu  pada  spesimen  dengan  waktu  tunggu  15  menit  terhadap spesimen dengan waktu tunggu 10 menit.

## KESIMPULAN
Dari  penelitian  yang  telah  dilakukan  dapat  ditarik  kesimpulan,  yaitu semakin  cepat  waktu  tunggu  yang  digunakan  dalam  mendinginkan  produk pengecoran  logam  dan  semakin  cepat  media  pendingin  mendinginkan  hasil pengecoran  logam,  maka  pertambahan  panjang  struktur  material  Si  dalam  Al paduan, tingkat porositas dan nilai kekerasan akan semakin meningkat.

## DAFTAR PUSTAKA
Ashar  L.  H.,  Purwanto  H.,  Respati  S.  M.  B.,  2012 “Analisis  Pengaruh  Model Sistem Saluran Dengan Pola Styrofoam Terhadap Sifat Fisis dan Kekerasan Produk  Puli  Pada  Proses  Pengecoran  Aluminium  Daur  Ulang”, MOMENTUM, Vol. 8 1, April Fakultas Teknik Universitas Wahid Hasyim Semarang, pp 48-55 ASM International. All Rights Reserved Aluminum-Silicon Casting Alloys: Atlas Microfractographs, 2004
Norhadi,  2010, “Studi  Karakteristik  Material  Piston  dan  Pengembangan Prototipe  Piston  Berbasis  Limbah  Piston  Bekas”, Program  Studi  Magister Teknik Mesin Universitas Diponegoro Semarang
Nuraini E., Martoyo, Sigit, 1996, “Pengaruh Suhu dan Media Pendingin Terhadap Perubahan  Kekerasan  dan  Struktur  Mikro  pada  Perlakuan  Panas  AlMg2”, Prosiding  Pertemuan  dan  Presentasi  Ilmiah  PPNY-BATAN  1996  PEBN- BATAN, Komplek Puspitek Serpong, Tangerang.
Roziqin  K.,  Purwanto  H.,  Syafa’at  I.,  2012,  “Pengaruh  Model  Sistem  Saluran pada  Proses  Pengecoran  Aluminium  Daur  Ulang  terhadap  Struktur  Mikro dan  Kekerasan  Coran  Pulli  Diameter  76  mm  dengan  Cetakan  Pasir”, MOMENTUM,  Vol.  8,  No.  1,  April  Fakultas  Teknik  Universitas  Wahid Hasyim Semarang, pp 33-39
Septianto  B. A. dan Setiyorini Y., 2013, “Pengaruh Media Pendingin  pada Heat Treatment  terhadap Struktur Mikro da Sifat  Mekanik  Friction Wedge AISI 1340”,  Jurnal  Teknik  POMITS,  Vol.  2,  No.  2,  (2013)  Institut  Teknologi Sepuluh Nopember (ITS), ISSN: 2337-3539, pp 342-347
Siswanto  R.,  2015,  “Analisis  Struktur  Mikro  Paduan  Al-19,  6Si-2,5Cu,  2,3Zn (Scrap)  Hasil  Pengecoran  Evaporative”,  Proceeding  Seminar  Nasional Tahunan  Teknik  Mesin  XIV  (SNTTM  XIV)  7-8  Oktober  Akademi  Teknik Pembangunan Nasional Banjarbaru
Supriyanto, 2009, “Analisis Hasil Pengecoran Aluminium dengan Variasi Media Pendinginan”, JANATEKNIKA Vol. 11, No. 2, Juli, ISSN: 1441-1152 Surdia, T. dan Cijiiwa K, 1991, Teknik Pengecoran Logam, PT Pradnya Paramita, Jakarta