PENGARUH TEMPERATUR PENUANGAN PADUAN AL-SI (SERI 4032) TERHADAP  HASIL PENGECORAN
Ir. Drs Budiyanto Dosen Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Nasional Malang

## ABSTRAK
Proses produksi untuk pembuatan coran alumunium meliputi persiapan bahan baku, tungku  peleburan,  ladel,  penuangan,  cetakan,  pembongkaran,  dan  pemeriksaan.  Untuk menjaga  hasil  coran  yang  baik  maka  perlu  diperhatikan  pembuangan  kerak,  temperatur penuangan, waktu penuangan dan cetakan. Diagarm fasa paduan Alumunium-Silikon seri 4032  memiliki  titik  eutektik  sekitar  12,5  %  pada  tempratur  575 o C.  Paduan  ini  secara langsung dapat membeku dari fasa cair menuju ke fasa padat. Dengan adanya titik eutektik dapat diperoleh keuntungan dari segi peleburan dan mampu tuang (terutama sekitar daerah eutektik). Unsur  paduan  Alumunium-Silisium  (seri  4032),  terdiri  dari  11-13,5%  Silisium, 1,0% Besi, 0,50-1,3% Tembaga, 0,8-1,3% Magnesium, 0,10% Chorium, 0,50-1,3% Nikel, 0,25 Seng dengan adanya unsur paduan ini dalam kadar tertentu akan membentuk padua Al-Si (seri 4032). Paduan Al-Si memiliki kecairan yang sangat baik dan permukaan yang bagus, tanpa  kegetasan  panas  dan  sangat  baik  untuk  paduan  coran.  Sebagai  tambahan  juga mempunyai ketahanan korosi yang baik, sangat ringan, koefisien pemuaian yang kecil dan penghantar listrik dan panas yang baik .
Kata Kunci : Pengecoran, Temperatur, Penyusutan Paduan Alumunium-Silikon (Seri 4032)

## PENDAHULUAN
Paduan  alumunium  ditentukan  dan dipengaruhi oleh kombinasi dan komposisi  dari  unsur-unsur  tertentu, seperti  :  Silikon  (Si),  Tembaga  (Cu), Mangan  (Mn),  Ferro  (Fe),  Seng  (Zn), Titanium (Ti), Nikel (Ni). Adanya Unsur Si  yang  terkandung  dalam  paduan alumunium, dapat mengurangi terjadinya retak, mempunyai mampu alir yang tinggi dan  penyusutannya  rendah.  Adanya unsure Cu atau Ni, menyebabkan paduan ini tahan terhadap karat. Adanya Fe pada paduan  alumunium  dapat  menyebabkan turunnya  kekuatan  dan  keuletan.  Paduan unsur-unsur terhadap paduan alumunium, kandungan yang ada akan mempengaruhi sifat-sifat tertentu dari hasil produk yang diperoleh, seperti sifat mekanik, kemampuan  alir  dan  ketahanan  terhadap
korosi.  Pada  penelitian  ini  adalah  untuk mengetahui  atau  memperoleh  gambaran sejauh  mana  pengaruh  temperatur  tuang alumunium  paduan  silikon  seri  4032 terhadap kualitas hasil pengecoran. Logam Paduan Alumunium Paduan Alumunium-Silisium memiliki kandungan baik bila dilihat dari tuangan. Alumunium-Silisium  eutektik  dengan kandungan Si 12,5  % terjadi pembekuan pada temperatur 570 O C. Titik pembekuan ini  berlaku  untuk  semua jenis  paduan Alumunium-Silisium. Penambahan Magnesium  pada  paduan  Alumunium-
Silisium  (Al  Mg 2 Si),  memberikan ketangguhan kekuatan tarik dan perpanjangan  yang  cukup  baik  pada paduan.  Paduan  Alumunium-Silisium dapat  ditingkatkan,  selama  paduan  Al-Si tidak murni dengan tingkat  yang  rendah, contoh dengan menambahkan besi 0,15%.
Paduan  logam  dengan  menambahkan silisium dan tembaga, dimana kandungan Si,  Cu  diantara  6-13  %  yang memperlihatkan  kestabilan  yang  baik. Paduan  logam  dari  jenis  ini  pada umumnya  digunakan saat  peleburan  dan teknik  penyulingan,  dengan  jumlah  yang besar paduan ini digunakan untuk produk standar.

## Karakteristik  Paduan  Alumunium-
Silikon (seri 4032)
Diagarm fasa paduan Alumunium-Silikon seri  4032  memiliki  titik  eutektik  sekitar 12,5 % pada tempratur 575 o C. Paduan ini secara langsung dapat membeku dari fasa cair  menuju  ke  fasa  padat.  Dengan adanya  titik  eutektik  dapat  diperoleh keuntunga  dari  segi  peleburan  dan mampu  tuang  (terutama  sekitar  daerah eutektik).
Unsur  paduan  Alumunium-Silisium  (seri 4032),  terdiri  dari  11-13,5%  Silisium, 1,0%  Besi,  0,50-1,3%  Tembaga,  0,8- 1,3% Magnesium, 0,10% Chorium, 0,50- 1,3%  Nikel,  0,25  Seng  dengan  adanya unsur  paduan  ini  dalam  kadar  tertentu akan membentuk padua Al-Si (seri 4032). Paduan  Al-Si  memiliki  kecairan yang sangat  baik  dan  permukaan  yang  bagus, tanpa  kegetasan  panas  dan  sangat  baik untuk  paduan  coran.  Sebagai  tambahan juga  mempunyai  ketahanan  korosi  yang baik,  sangat  ringan,  koefisien  pemuaian yang  kecil  dan  penghantar  listrik  dan panas yang baik.
Karena memiliki  kelebihan  yang mencolok,  paduan  ini  sangat  banyak dipakai. Paduan Al-12%Si sangat banyak dipakai  untuk  paduan  cor  cetak,  tetapi paduan  ini  tidak  perlu  dilakukan
modifikasi.  Sfat-sifat silumin sangat diperbaiki  oleh  perlakuan  panas  dan sedikit  diperbaiki  oleh  unsur  paduan. Umumnya  dipakai  paduan  dengan  0,15- 0,45%  Mn  dan  0,5%  Mg.  Paduan  ini diberi  perlakuan  pelarutan  dan  dituang disebut dengan Silumin γ , dan yang hanya ditemper disebut Silumin β . Paduang yang memerlukan  perlakuan  panas  ditambah dengan  Mg,  Cu  dan  Ni  untuk memberikan  kekerasan  pada  saat  panas, bahan paduan ini sering digunakan untuk torak motor.
Koefisien  pemuuaian  termal  dari  Si sangat  rendah,  oleh  karena  itu paduannyapun  mempunyai  koefisien yang rendah apabila ditambahkan Si lebih banyak.  Penghalusan  butiran  kristal primer  Si  dapat  dilakukan  dengan  cara penambahan  P  oleh  paduan  Cu-P  atau penambahan fosfor klorida (PCL 5 ).

## Peleburan
Ingot  Al-Si  disusun  sedemikian  rupa didalam dapur sampai cair dan kemudian dimasukan  silikon ke  dalam  dapur.
Silikon dimasukkan dengan menggunakan  plunyer  karena  unsur tersebut titik leburnya lebih kecil (580 o C) dibandingkan dengan aluminium (660 o C). Proses  dioksidasi  dan  pengaduk  sebelum penuangan,  yaitu  sesudah  pemaduan. Proses  ini  bertujuan  untuk  menekan jumlah  gas,  terutama  O 2 didalam  logam cair.  Fluks  dan  digeser  dimasukkan dengan plunyer. Setelah itu terak diangkat agar  penuangan  dapat  lancar  dan terak tidak dapat masuk
METODOLOGI Penuangan
Proses  penuangan  dilakukan  setelah temperatur  yang  ditunjukan  pada thermokopel  mencapai  titik  didih Aluminium, penuangan dilakukan dengan mengambil  logam  cair  dengan  ladel. Dituang  dengan  kecepatan  seoptimal mungkin  untuk  mendapatkan  hasil  yang baik.  Cetakan  yang  digunakan  adalah cetakan pasir.
Peleburan  Al-Si  (seri  4032)  dilakukan sesuai dengan urutan temperatur tertinggi terlebih dahulu, yaitu  aluminium dengan titik  lebur  660 0 C.  disaat  memasukkan material  panas  dari  dapur  kowi  harus diukur temperaturnya untuk menyesuaikan  temperatur  material  yang akan  dilebur.  Setelah  temperatur mencapai  740 0 C  umpan  pertama dimasukkan  kedalam  dapur    kowi  dan disusul dengan serbuk arang yang ditabur diatas  material  untuk  mengurangi
penguapan  pada  logam  cair  khususnya magnesium.  Setelah  semua  material dimasukkan dilakukan penahanan (holding  time) selama  15  menit  untuk mendapatkan pencairan yang sempurna. Proses  penuangan  dilakukan  setelah temperatur  tuang  dari  cairan  telah tercapai.  Penuangan  logam  cair  kedalam cetakan dilakukan dengan membuka tutup dari kowi dan logam cair diambil dengan penyiduk  sesuai  besar  cetakan  dan dilakukan  dengan  hati-hati  dan  kontiniu agar  hasil  tuangan  baik  dan  tidak  putus. Jadi  waktu  penuangan  harus  secara konyiniu hingga penuh sampai permukaan  cetakan.  Dengan  demikian bila  terjadi  penyusutan  masih  ada  sisa cairan  logam  yang  mengisi  penyusutan tersebut.  Penuangan  dilakukan  sesuai dengan jumlah sampel.

## PEMBAHASAN
Pengujian  kekuatan  tarik  dilakukan  pada  temperatur  ruang  dengan  menggunakan standart ASTM A 370 (American Standart Testing Material).
Tabel 1. Pengujian tarik terhadap temperatur penuangan sampel
Temp.. Tuang o C
D 0 (mm) D 1 (mm) A 0 = 2 4 Do  (mm 2 ) A 1 = 2 4 Do  (mm 2 ) P 1 (N) ε =ln A 0 /A 1 (%) τ =P 1 /A 0 (N/mm 2 ) τ s = P 1 /A 1 (N/mm 2 ) 650 700 750 800 850 10,35 10,31 10,18 9,83 9,88 10,28 10,25 10,12 9,75 9,82 84,09 83,44 81,35 75,85 76,65 82,96 82,47 80,40 74,62 75,70 630,09 565,80 737,07 696,29 688,57 1,353 1,169 1,175 1,185 1,247 7,501 6,781 9,060 9,180 8,983 7,605 6,861 9,168 9,331 9,096
Grafik 1. Hubungan antara Temperatur tuang dengan Modulus Elastis
1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 650 700 750 800 850 Grafik 2 Hubungan antara Temperatur tuang dengan Tegangan 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 650 700 750 800 850 Grafik 3. Hubungan antara Modulus Elastis dengan Tegangan 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 1,353 1,169 1,175 1,185 1,247 Dari percobaan tarik dapat diamati bahwa pada daerah elastisitas hukum Hooke masih berlaku, dan didapatkan hasil sebagai berikut :
 τ max. = 9,180 N/mm 2
 ε max. = 1,353 %  τ s Max = 9,331 N/mm 2

## Pengujian kekerasan

## Tabel 2. Data Pengujian Kekerasan
Tempratur tuang o C Spesimen Kekerasan (BHN) Rata-rata Total Rat- rata 1 2 3 4 5 650 A 78 80 75 79 76 77,6 78,33 B 80 84 77 78 80 79,8 C 76 79 80 78 75 77,6 700 A 84 80 83 82 80 81,8 82,13 B 79 83 86 80 84 82,4 C 78 85 80 86 82 82,2 750 A 94 89 83 86 84 87,2 86,06 B 88 90 86 84 83 86,2 C 86 86 84 83 85 84,8 800 A 87 84 95 93 93 90,4 90,67 B 95 92 84 94 92 91,4 C 96 83 94 88 90 90,2 850 A 99 94 96 102 95 97,2 96,27 B 97 99 92 90 104 96,4 C 92 96 92 100 96 95,2
Grafik 4.  Hubungan Antara Temperatur

## Tuang dengan Kekerasan
640 655 670 685 700 715 730 745 760 775 790 805 820 835 850 78,33 82,13 86,06 90,67 96,27
Temperatur  penuangan  mempengaruhi kekerasan  paduan  Al-Si. Naiknya  nilai kekerasan  tersebut  diakibatkan  adanya pembentukan  batas  butir  kristal  yang lebih  jelas,  yang  dipengaruhi  oleh tempratur penuangan
Pengamatan Struktur Mikro Sifat  mekanik  dari  logam  sangat dipengaruhi  oleh  struktur  mikro  logam, disamping  komposisi  paduan.  Struktur mikro  dapat  diubah  dengan  proses perlakuan  panas  ( heat  treatment ), disamping  itu  proses  deformasi  dapat mengubah struktur mikro.
Gambar 1 Struktur Mikro Al-S seri 4032, dengan penbesaran 100 X dan temperatur tuang 650 o C.
Gambar .2 Struktur Mikro Al-S seri 4032, dengan penbesaran 100 X dan tempratur tuang 700 o C
Gambar 3. Struktur Mikro Al-S seri 4032, dengan penbesaran 100 X dan tempratur tuang 750 o C
Gambar 4. Struktur Mikro Al-S seri 4032, dengan penbesaran 100 X dan tempratur tuang 800 o C
Gambar 5. Struktur Mikro Al-S seri 4032, penbesaran 100 X dan temperatur tuang 850 o C
Dari  struktur  mikro  diatas  dapat  dilihat bahwa  temperatur  penuangan  dapat mempengaruhi  pembentukan  batas  butir kristal  yang  lebih  jelas.  Pada temperatur penuangan  650 o C  ukuran  butir  cukup besar  yang  diikuti  pembentukan  batas butir  yang  kurang  sempurna.  Pada tempratur  penuangan  700 o C,  750 o C, 800 o C,  850 o C  terlihat  semakin  kecilnya ukuran  butir,  dan  pembentukan  batas butir  yang  lebih  sempurna  dibandingkan dengan temperatur penuangan sebelumnya.  Semakin  tinggi  tempratur penuangan  pada  Al-Si akan  berpengaruh juga  pada  saat  terjadinya  kristalisasi. Pengintian  yang  terjadi  pada  Al-Si, kekentalan  logam  cair  akan  berkurang dan berpengaruh pada butir kristal,  yaitu lebih banyak dan padat.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil analisa  pembahasan penelitian yaitu pengaruh tempratur penuanga terhadap  kualitas  hasil  coran,  maka  dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
.
1. Pada pengamatan struktur mikro, semakin tinggi temperatur penuangan akan nampak lebih jelas  kristal yang bersebelahan.
2. Pada  kekuatan  tarik  berbanding  lurus dengan kekerasan, dimana semakin tinggi nilai  kekerasan,  maka  makin  tinggi kekuatan tariknya. DAFTAR PUSTAKA 1. T.  Surdia,  S.  Saito, Pengetahuan Bahan  Teknik , 2000, Pradnya Paramita, Jakarta.
2. BH. Amstead Philip F. Ostwald. 1997, Teknologi Mekanik Jilid I
Airlangga, Jakarta.