## Jurnal Dinamis
Vol. 10, No. 2, Desember 2022 | 46-52
ISSN : 0216-7492, e-ISSN : 2809-3410
Homepage : https://talenta.usu.ac.id/jd

## STUDI  EKSPERIMENTAL  PENGARUH  VARIASI TEMPERATUR PEMANASAN AWAL CETAKAN HORIZONTAL CENTRIFUGAL CASTING PADA PENGECORAN  Al-Si  TERHADAP  SIFAT MEKANIK DAN CACAT CORAN
Fikri Fahrizal Manurung¹, Mahadi² Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan 20155, Indonesia
Email: fikrimanurung30@gmail.com

## ABSTRAK
Pengecoran sentifugal merupakan metode yang efektif untuk membuat benda coran, namun perlu diperhatikan parameter-parameter dari pengecoran sentrifugal seperti temperatur logam cair yang akan dituang, temperatur cetakan, kecepatan putar cetakan, dan gaya sentrifugal yang terjadi. Dari parameter tersebut  fokus  pada  penelitian  ini  adalah  pada  parameter  temperature  cetakan  dengan  Tujuan  dari penelitian  ini  adalah  mengetahui  variasi  tempratur  pemanasan  awal cetakan  horizontal  centrifugal casting  sebagai  upaya  untuk  meningkatkan  kualitas  produk  coran yang  dilakukan  dengan  perbaikan proses  pengecorannya  salah  satunya  dengan  metode  pengecoran  sentrifugal.  Bahan  yang  digunakan dalam penelitian ini adalah Al-Si dengan penambahan Si sebesar 30%. Variasi temperature pemanasan awal yang digunakan dalam penelitian ini adalah 100 o C, 200 o C dan 300 o C. Cacat yang banyak terjadi pada preheating 100 o C. dari mulai cacat salah alir, cacat porositas dan cacat retakan. Nilai kekerasan dari masing- masing variasi preheating 100 o C, 200 o C dan 300 o C adalah 174,50 BHN, 181,23 BHN dan  196,22  BHN.  Kekerasan  tertinggi  didapat  pada  preheating  300 o C.  Nilai  energi  serapan  yang diperoleh dari masing-masing variasi preheating 100 o C, 200 o C dan 300 o C adalah 14,32 joule, 15,27 dan 17,84 Joule. Nilai energi serapan tertinggi didapat pada preheating 300 o C.
Kata kunci : Centrifugal casting, preheating, Al-Si

## ABSTRACT
Centrifugal casting is an effective method for making castings, but it is necessary to pay attention to the parameters of centrifugal casting such as the temperature of the liquid metal to be poured, the temperature of the mold, the rotational speed of the mold, and the centrifugal force that occurs. From these parameters the focus of this research is on the mold temperature parameter with the aim of this research  is  to  determine  the  variation  of  the  preheating  temperature  of  the  horizontal  centrifugal casting mold as an effort to improve the quality of casting products by improving the casting process, one  of  which  is  the  centrifugal  casting  method.  The  material  used  in  this study  was  Al-Si  with  the addition of 30% Si. Variations in the initial heating temperature used in this study were 100 o C, 200 o C and 300 o C. Most defects occur at preheating 100 o C. starting from faulty flow defects, porosity defects and crack defects. The hardness values of each variation of preheating 100 o C, 200 o C and 300 o C were 174.50 BHN, 181.23 BHN and 196.22 BHN. The highest hardness was obtained at 300 oC preheating. The absorption energy values obtained from each variation of preheating 100 oC, 200 oC and 300 oC were 14.32 joules, 15.27 and 17.84 Joules. The highest absorption energy value was obtained at 300 o C preheating..
Keywords : Centrifugal casting, preheating, Al-Si

## Pendahuluan
Pengecoran  sentifugal  merupakan  metode  yang  efektif  untuk  membuat  benda  coran,  namun  perlu diperhatikan  parameter-parameter  dari  pengecoran  sentrifugal  seperti  temperatur  logam  cair  yang  akan dituang, temperatur cetakan, kecepatan putar cetakan, dan gaya sentrifugal yang terjadi. Temperatur tuang mempengaruhi laju pembekuan dan jumlah segresi yang terjadi. Tingginya temperatur penuangan (ditinjau dari titik cair) akan meningkatkan sifat mampu alir dari logam cair
sehingga  logam  cair  dapat  mencapai  seluruh  rongga  cetakan  tanpa  adanya  pembekuan  dini. Temperatur cetakan juga harus diperhatikan, cetakan dilakukan pre-heating sampai mencapai suhu tertentu. Hal ini dilakukan untuk mengurangi terjadinya perbedaan temperatur yang terlalu tinggi. Selain  itu  pemanasan  cetakan  pada  proses  pengecoran  sentrifugal  dapat  memperlama  proses solidifikasi  maka  proses  pembekuan  akan  semakin  lama  dan  homogen  sehingga  mampu meningkatkan kekuatan impak.
Produk  yang  dihasilkan  pada  penelitian  ini  adalah  Cylinder  Liner  yang  terbuat  dari  paduan aluminium dan silicon [1] pada penelitian yang lain produk cylinder liner yang dihasilkan terbuat dari campuran aluminium dan silicon carbide (SiC) [2] cylinder liner merupakan salah satu bagian dari beberapa komponen yang terdapat pada bagian blok mesin. Fungsi dari cylinder liner adalah untuk melindungi bagian dalam cylinder  block dari gesekan ring piston. Cylinder liner ini berbentuk tabung dimana proses pembuatannya menggunakan proses horizontal centrifugal casting.
Proses pengecoran sentrifugal pada penelitian ini menggunakan logam aluminium. Aluminium merupakan logam yang ringan, tahan korosi, dan memiliki kekuatan yang relatif rendah, getas, dan lunak, serta banyak dipakai oleh industri pengecoran logam khususnya industri komponen mesin. Untuk mengatasi kekuatan aluminium yang relatif rendah, maka perlu adanya paduan dari logam yang lain yaitu silicon untuk meningkatkan sifat mekanis dan struktur dari logam yang diinginkan.
Berdasarkan hal diatas, perlu diadakan penelitian tentang pengaruh tempratur pemanasan awal cetakan pada pengecoran sentrifugal aluminium dengan sudut 180° (Horizonal). Untuk mengetahui cacat  coran  dengan  mengidentifikasi  cacat  coran  secara  visual.  Selanjutnya  untuk  mengetahui seberapa  besar  ketangguhan  akibat  perlakuan  tersebut  maka  digunakan  uji  Impak  serta  untuk mengetahui struktur coran aluminium tersebut meng gunakan alat struktur mikro.

## Teori
1. Non Metal Ferrous
Logam non ferro atau logam bukan besi adalah logam yang tidak mengandung unsur besi (Fe). Logam non ferro murni kebanyakan tidak digunakan begitu saja tanpa dipadukan dengan logam lain, karena biasanya sifat- sifatnya belum memenuhi syarat yang diinginkan. Pemilihan paduan tertentu tergantung pada banyak hal, antara lain kekuatan, kemudahan dalam pemberian bentuk, berat jenis, harga bahan baku, upah pembuatan dan penampilannya. Secara umum semakin berat suatu logam bukan besi semakin baik daya tahan korosinya. [3] Logam non fero juga digunakan untuk campuran besi  atau  baja  dengan  tujuan memperbaiki  sifat-sifat  baja. Dari  jenis  logam  non  ferro  berat  yang sering  digunakan  uintuk  paduan  baja  antara  lain,  nekel,  kromium,  molebdenum,  wllfram  dan sebagainya. Sedangkan dari logam non ferro ringan antara lain: magnesium, titanium, kalsium dan sebagainya.  Logam-logam  nonferro  dan  paduannya  tidak  diproduksi  secara  besar-besaran  seperti logam  besi,  tetapi  cukup  vital  untuk  kebutuhan  2emperat  karena  memiliki  sifat-sifat  yang  tidak ditemukan pada logam besi dan baja.

## 2. Pengecoran Logam
Pengecoran logam adalah proses pembuatan benda dengan mencairkan logam dan menuangkan ke dalam rongga cetakan. Proses ini dapat digunakan untuk membuat benda-benda dengan bentuk rumit. Benda berlubang yang sangat besar yang sangat sulit atau sangat mahal jika dibuat dengan metode lain, dapat diproduksi masal secara ekonomis menggunakan 2emper pengecoran yang tepat [4] Pengecoran logam dapat dilakukan untuk bermacam-macam logam seperti, besi, baja, paduan tembaga  (perunggu,  kuningan,  perunggu  aluminium  dan  lain  sebagainya),  paduan  logam  ringan (paduan aluminium, paduan magnesium, dan sebagainya), serta paduan lain, semisal paduan seng, monel  (paduan  nikel  dengan sedikit  tembaga),  hasteloy  (paduan  yang  mengandung  molibdenum, krom, dan silikon), dan sebagainya. Beberapa contoh produk pengecoran diantaranya pipa, tromol, rem, selubung silinder, tutup silider, velg, dan sebagainya.
Dalam proses pengecoran logam tahapan peleburan untuk mendapatkan logam cair pasti akan dilakukan  dengan  menggunakan  suatu  tungku  peleburan  di  mana  material  bahan  baku  dan  jenis tungku  yang  akan  digunakan  harus  disesuaikan  dengan  material  yang  akan  dilebur.  Pemilihan tungku peleburan yang akan digunakan untuk mencairkan logam harus sesuai dengan bahan baku yang akan dilebur. Paduan Aluminium, paduan tembaga, paduan timah hitam, dan paduan ringan lainnya biasanya dilebur dengan menggunakan tungku peleburan jenis krusibel, sedangkan untuk besi cor menggunakan tungku induksi frekuensi rendah atau kupola. Tungku induksi frekuensi tinggi biasanya digunakan untuk melebur baja dan material tahan temperatur tinggi.

## 3. Centrifugal Casting (Pengecoran Sentrifugal)
Centrifugal Casting adalah proses pengecoran logam yang menggunakan gaya sentrifugal untuk membentuk bagian silinder. Proses pengecoran ini berbeda dengan pengecoran yang menggunakan gravitasi  dan  tekanan  untuk  mengisi  cetakan.  Centrifugal  Casting  dilakukan  dengan  jalan menuangkan logam cair ke dalam cetakan yang berputar sehingga dihasilkan coran yang mampat tanpa cacat karena pengaruh gaya sentrifugal Centrifugal casting sendiri terbagi menjadi dua posisi yaitu  vertikal  dan horizontal. Vertical  centrifugal  casting  adalah  proses  penuangan  logam  cair ke dalam  cetakan  yang  berputar  pada  posisi  tegak.  Sedangkan  horizontal  centrifugal  casting  adalah proses penuangan logam cair ke dalam cetakan yang berputar pada posisi mendatar.[5]

## 4. Cylinder Liner
Cylinder liner merupakan komponen combustion chamber yang berhubungan dengan tekanan tinggi, dan beban gesek yang besar sebagai akibat gerak naik turun piston. Cylinder liner harus tahan terhadap 3emperature tinggi, tidak mudah aus dan mampu menerima gaya yang besar dari piston. Ukuran cylinder liner harus sesuai dengan ukuran piston dan ring piston. Liner harus mempunyai kemampuan  menyerap  panas  dan  mentransfer  seluruh  panas  dari  permukaan  dalam  liner  ke permukaaan  luar  liner.  Liner  harus  tahan  karat  karena  pada  permukaan  bagian  luar  berhubungan langsung  dengan  air  pendingin.  Untuk  menjamin  efisiensi  pendingin  yang  tinggi,  ketebalan  liner lebih kurang 5 – 10mm.[6]

## 5. Cacat Coran
Cacat-cacat pada coran paduan aluminum adalah sama dengan pada besi cor, tetapi pada paduan ini terutama mudah terjadi rongga penyusutan, dros dan lubang jarum. Rongga penyusutan dapat dihindarkan dengan mempergunakan banyak cil dan penambah yang direncanakan baik seperti halnya pada baja cor.[7]

## Metodologi Penelitian
1. Metode Penelitian
Penelitian  ini  menggunakan  eksperimen  riset  (eksperimental  reasearch).  Penelitian eksperimental merupakan satu-satunya metode penelitian yang dapat menguji secara benar hipotesis menyangkut  hubungan  kausal  (sebab  akibat).  Dalam  penelitian  eksperimen  dilakukan  perubahan paling  sedikit  satu  variabel,  mengontrol  varibel  lain  yang  relevan  dan  mengobservasi  efek  atau pengaruhnya  terhadap  satu  atau  lebih  variabel  terikat.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui nilai  kekerasan,impak  dan  cacat  coran  material  Aluminium-Silikon  menggunakan  centrifugal casting dengan variasi temperature pemanasan awal cetakan.

## 2. Tempat dan Waktu Penelitian
Proses pengecoran centrifugal casting dilakukan di CV Karya Yudita Baroqah yang terletak di kecamatan  Medan  Marelan  kota  Medan.  Sedangkan  untuk  pengujian  impact  dan  kekerasan dilakukan di laboratorium metalurgi Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapaun untuk penelitian ini dilakukan selama 3 bulan, mulai bulan Mei 2022 sampai Juli 2022

## 3. Alat dan Bahan Penelitian
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah tungku peleburan, Mesin centrifugal casting, timbangan, thermogun, krusibel, blower, Impact tester, Brinell hardness test. Sedangkan untuk bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah Aluminium dan Silikon.

## Hasil

## 1. Hasil Pengecoran Al-Si
Pengecoran  dengan  metode  centrifugal  casting  pada  penelitian  ini  menggunakan  Aluminium dengan penambahan komposisi campuran 30% Si serta variasi temperature cetakan yang digunakan pada penelitian ini adalah 100 o C, 200 o C, 300 o C. Tujuan dari menggunakan variasi temperature cetakan  adalah  untuk  mencari  nilai  sifat  mekanik  terbaik  dan  cacat-cacat  yang  terjadi  pada pengecoran metode centrifugal casting
.
Gambar 1. Hasil Pengecoran Al-Si berbagai variasi preheating
2. Analisa cacat coran
2.1 Cacat salah alir
a. Preheating 100 o C Tampak Depan Belakang Kanan Kiri
Hasil Foto
Gambar 2. Cacat salah alir variasi preheating 100 o C b. Preheating 200 o C Tampak Depan Belakang Kanan Kiri
Hasil Foto
Gambar 3. Cacat salah alir variasi preheating 200 o C c. Preheating 300 o C Tampak Depan Belakang Kanan Kiri Hasil Foto
Gambar 4. Cacat salah alir variasi preheating 300 o C
2.2 Porositas
a. Preheating 100 o C Tampak Depan Belakang Kanan Kiri Hasil Foto \
Gambar 5. Cacat porositas variasi preheating 100 o C b. Preheating 200 o C Tampak Depan Belakang Kanan Kiri
Hasil Foto \ Tidak teridentifikasi terdapat cacat porositas
Gambar 6. Cacat poroitas variasi preheating 200 o C c. Preheating 300 o C Tampak Depan Belakang Kanan Kiri Hasil Foto Tidak teridentifikasi terdapat cacat porositas Gambar 7. Cacat poroitas variasi preheating 300 o C 2.3 Retakan a. Preheating 100 o C Tampak Depan Belakang Kanan Kiri Hasil Foto Gambar 8. Cacat retakan variasi preheating 100 o C b. Preheating 200 o C Tampak Depan Belakang Kanan Kiri Hasil Foto Tidak teridentifikasi terdapat cacat retakan Tidak teridentifikasi terdapat cacat retakan Tidak teridentifikasi terdapat cacat retakan Gambar 9. Cacat retakan variasi preheating 200 o C c. Preheating 300 o C Tampak Depan Belakang Kanan Kiri Hasil Foto Tidak teridentifikasi terdapat cacat retakan Tidak teridentifikasi terdapat cacat retakan
Gambar 10. Cacat retakan variasi preheating 300 o C
3. Hasil Pengujian
3.1 Hasil Pengujian Kekerasan
Nilai Rata-rata BHN Preheating 100 o C 174,50 Preheating 200 o C 181,23 Preheating 300 o C 196,22

## Gambar 11. Grafik rata-rata nilai Brinell Hardness Test
Pada  gambar  diatas  memperlihatkan  bahwa  kekerasan  rata-rata  tertinggi  diperoleh  pada pengujian benda cor pada variasi preheating 300 o C dibandingkan dengan variasi 100 o C dan 200 o C. hal  ini  terjadi  karena  pada  variasi  300 o C,  Silikon  (Si)  terdistribusi  secara  merata  pada  saat menuangkan kedalam cetakan.  Hasil pengujian Brinel Test terhadap variasi temperature pemanasan awal  menunjukkan  hasil  yang  berbeda,  penambahan  suhu  pada  cetakan  meningkatkan  nilai kekerasan pada benda cor yang dihasilkan.

## 3.2 Hasil Pengujian Impact
Variasi Preheating Spesimen A Spesimen B Speseimen C Nilai rata-rata energi yang diserap (J) 100 0 C 13,70 14,64 14,64 14,32 200 0 C 14,64 14,64 16,54 15,27 300 0 C 18,49 18,49 16,54 17,84
Gambar 12. Grafik nilai rata-rata uji Impact
NILAI IMPACT
Preheating Spesimen A Spesimen B Spesimen C 100 o C 0,147 0,155 0,159 200 o C 0,155 0,155 0,177 300 o C 0,196 0,198 0,175
200
190 180
170 160

## BRINELL HARDNESS TEST
196,22 181,23 174,5 100 200 300 Preheating

## HASIL  UJI  IMPACT
Spesimen A Spesimen B Speseimen C 1 00 2 00 3 00 VARIASI PREHEATING EN ER G I ( J)
Brinell
H ar d n e ss N u m b er 13, 7 14, 64 14, 64 14, 64 14, 64 16, 54 18, 49 18, 49 16, 54
Pada hasil pengujian impak diatas dapat dilihat bahwa variasi preheating 300 oC memiliki nilai impact yang tinggi dibandingkan dengan variasi preheating 200 oC dan 100 oC. Selain jenis patahan laju  pendinginan  juga  berpengaruh  terhadap  kekuatan  impak  semakin  lambat  laju  pendinginan aluminium  menyebabkan  kekuatan  impak  aluminium  meningkat  seiring  dengan  meningkatnya temperatur pemanasan awal cetakan.
Fasa  aluminium  memiliki  sifat  ulet  tetapi  lunak.  Sedangkan  fasa  silikon  memiliki  sifat  lebih keras, tetapi bersifat getas. Pada paduan ini sebagai bahan dasarnya adalah aluminium. Sedangkan silikon sebagai unsur pemadu. Keberadaan fasa silikon di dalam matrik aluminium adalah sebagai fasa penguat yang tersebar.
Fasa  silikon  disamping  dapat  meningkatkan  kekuatan/kekerasan,  kebeardaannya  memiliki dampak lain. Oleh karena sifat silikon adalah keras dan getas, dengan semakin tinggi kandungan silikon pada paduan ini maka jumlah fasa silikon akan semakin tinggi juga. Sebagai akibatnya adalah paduan akan menjadi semakin getas, atau keuletan paduan akan semakin berkurang dengan semakin tingginya  kandungan  silikon  dalam  paduan  Al-Si.  Disamping  itu  pada  penelitian  ini  selanjutnya masih harus dilakukan rekayasa terhadap struktur mikro maupun mengatasi cacat-cacat pengecoran.

## Kesimpulan
Berdasarkan hasil eksperimental, peneliti dapat menyimpulkan bahwa :
1. Proses  pembuatan  cylinder  liner  dengan  menggunakan  metode  centrifugal  casting menggunakan tiga variasi preheating pada cetakan yaitu 100 o C, 200 o C dan 300 o C memiliki hasil yang berbeda. Cacat yang banyak terjadi pada preheating 100 o C dari mulai cacat salah alir, cacat porositas dan cacat retakan.
2. Data  hasil  pengujian  kekerasan  yang  dilakukan  pada  pengecoran  centrifugal  casting  dengan menggunakan variasi temperature pemanasan awal 100 o C, 200 o C dan 300 o C diperoleh kekerasan tertinggi pada benda cor variasi 300 o C memiliki kekerasan tertinggi sebesar 196,22 BHN untuk nilai rata- rata  benda  cor,  sedangkan  100 o C  dan  200 o C  dengan  masing-masing  nilai  kekerasan  pada  benda  cor sebesar 174,50 BHN untuk 100 o C dan 181,23 BHN untuk 200 o C.
3. Data hasil pengujian impak energi diserap variasi  300 o C tertinggi sebesar 17,84 Joule sedangkan untuk variasi 100 o C dan 200 o C energi yang diserap dengan masing-masing energi serapan sebesar 14,32 untuk 100 o C dan 15,27 untuk 200 o C.

## Ucapan Terima Kasih
Penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada Orang Tua dan Keluarga Besar. Bapak Mahadi, ST.MT selaku Dosen Pembimbing. Seluruh Staff Pengajar dan Staff Tata Usaha di Departemen Teknik Mesin USU. Rekan Tim Penelitian centrifugal casting

## Daftar Pustaka
[1] Trytek,  A  et  al.  2015. Combustion  Engine  Cylinder  Liners  Made  for  Al-Si  Alloys. Poland: Rzeszow
[2] Sruthi.A,Dhanasekar.V. 2017 .  Characterisation  of SiC reinforced  aluminium matrix composites for engine cylinder liner application . Anna Univesity:India.
[3] Tata surdia, Shinroku saito.2015. Pengetahuan Bahan Teknik , PT. Pradnya Paramita, Jakarta
[4] Sudjana,  Hardi.  2008. Teknik  Pengecoran  Logam  (Jilid  II) .  Jakarta:  Direktorat  Pembinaan Sekolah  Mengengah  Kejuruan,  Direktorat  Jenderal  Pendidikan  Dasar  dan  Menengah, Departemen Pendidikan Indonesia.
[5] Surdia, Tata dan Kenji Chijiwa. 2006. Teknik Pengecoran Logam . Jakarta: Pradnya Paramita
[6] Shigley’s. 2006. Mechanical Engineering Design 8th Edition .McGraw Hill.NewYork