## ANALISIS PENGARUH TEMPERATUR PENUANGAN DAN TEMPERATUR CETAKAN TERHADAP SIFAT MEKANIS BAHAN PADUAN Al-Zn
Teguh Raharjo, Wayan Sujana Jutusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi dustri Institut Teknologi Nasional Malang

## ABSTRAK
Proses  pengecoran  merupakan  salah  satu  proses  yang  banyak  digunakan khususnya dalam bidang industri karena dengan proses pengecoran dapat dihasilkan berbagai  produk  atau  komponen  yang  rumit  dan  komplek.  Agar  menghasilkan produk  yang  diinginkan  maka  digunakan  berbagai  cetakan.  Cetakan  logam merupakan  jenis  cetakan  yang  mudah  dijumpai  serta  sering  digunakan.  Cetakan logam  digunakan  dalam  produksi  massal,  karena  besarnya  biaya  yang  digunakan untuk  membuat  cetakan  ini. Dalam  keadaan  murni  alumunium  memang  terlalu lunak  dan  kekuatanya  rendah,sehingga  perlu  ditambahkan  logam  lain  untuk menaikan  kekuatan  mekaniknya. Untuk  itu  perlu  dikenali  sifat-sifat  yang  dimiliki dan  teknik  untuk  memperbaiki  atau  meningkatkan  sifat-sifat  Aluminim  tersebut. Sebagai tambahan pada sifat mekaniknya dapat dipakai unsur-unsur paduan antara lain: Cu(copper), Mg(magnesium), Si(silicon), Mn(mangan), Zn(seng), Ni(nikel) dan sebagainya  baik  secara  satu  per  satu  maupun  bersamaan. Dengan  berbagai pertimbangan  diatas ,maka  penyusun  ingin  melakukan  penelitian  terhadap pengecoran  paduan  Alumunium- Seng  dengan variasi  temperatur  penuangan  600° C,650° C,700° C, 800° C,850° C,900° C dan pemanasan pada cetakan logam 300° C, 350°  C  dan    400°  C.  Hasil  benda  tuang  yang  baik  untuk  penuangannya  pada temperatur  850 0 C  dan  pemanasan cdetakan  loga  pada  temperatur  350 0 C.  Hasil penuangannyamempunyai  permukaan  yang  halus  dan  mengkilap  serta  kekerasan dan kekuatan tarik benda tuang bisa optimal.
Kata kunci : Peleburan, Alumunium paduan, Cetakan logam, Temperatur, Sifat Mekanik

## PENDAHULUAN
Seiring  dengan  teknologi  bahan  dan pengolahan  logam aluminium  cukup banyak  digunakan  sebagai  bahan  baku dalam  bidang  permesinan.  Seringkali aluminium  dapat  menggantikan logam lain  dengan  fungsi  yang  sama.  Hal  ini terjadi bila produk harus mempunyai sifat ringan,  penghantar  panas  yang  baik,  dan bertitik cair rendah. Karena memiliki titik cair  yang  rendah  dan sifat-sifat  yang menguntungkan, maka  aluminium  juga banyak  digunakan  sebagai  bahan  baku proses  pengecoran Untuk  kebutuhan komersial alumunium murni terlalu lunak
sehingga  kurang  memenuhi persyaratan yang  diinginkan  seperti  kekuatan  dan kekerasan  yang  masih  terlalu  rendah sebagai tambahan pada sifat mekaniknya dapat  digunakan  unsur- unsur paduan antara  lain:  Cu  (Tembaga),  Mg (Magnesium), Si (Silikon), Mn (Mangan), Zn  (Seng),  Ni  (Nikel)  dan  sebagainya baik  secara  satu  persatu  maupun bersamaan. Pengaruh unsur-unsur paduan terhadap  perbaikan  sifat  alumunium antara  lain  :
(Zn) Seng  dapat meningkatkan mampu cor pada alumunium, tetapi dapat pula
menurunkan  sifat  anti  korosi  dan menimbulkan  cacat  rongga  pada pengecoran  jika  kandungan  seng  terlalu tinggi. Untuk  kebutuhan  komersial alumunium  murni  terlalu  lunak  sehingga kurang  memenuhi  persyaratan  yang diinginkan seperti kekuatan dan kekerasan  yang  masih terlalu  rendah sebagai tambahan pada sifat mekaniknya dapat  digunakan  unsur-unsur  paduan antara  lain:  Cu  (Tembaga),  Mg (Magnesium), Si (Silikon), Mn (Mangan), Zn  (Seng),  Ni  (Nikel)  dan  sebagainya baik  secara  satu  persatu  maupun bersamaan

## METODOLOGI
Pengecoran  dengan  Cetakan  Logam (Pengecoran Gaya Gravitasi)
Pengecoran  dalam  cetakan  logam dilakukan  dengan  cara  konvensional dimana  logam  cair  dimasukkan  kedalam rongga  cetakan  dengan  memanfaatkan gaya  grafitasi  bumi  dan  proses pendinginan  logam  yang  dituangkan berlangsung  secara  cepat.  Berbeda dengan proses pengecoran cetak, dimana diperlukan.  tekanan  /  gaya  tambahan untuk  memasukkan  logam  cair  ke  dalam rongga  cetakan. Cara  ini  dapat menghasilkan  coran  yang  mempunyai ketelitian dan kualitas yang tinggi. Bahan coran  umumnya  diambil  paduan bukan  besinyang  mempunyai  titik  cair rendah seperti paduan aluminium, paduan magnesium  atau  paduan  tembaga. Penambahan bahan sebagai pelapis perlu dilakukan  agar  memudahkan  proses pengambilan  benda  tuang  dari  cetakan dan mengurangi keausan, serta menurunkan  kecepatan  pendinginan logam  cair  sehingga  terhidar  dari
terjadinya  cacat.  Bahan  pelapis  yang tahan  api  dapat  menggunakan  serbuk tanah liat atau grafit.

## Proses Penuangan
Bahan  cor  yang  digunakan  adalah Aliminium  yang  dipadu dengan  Zink, yang  terlebih  dahulu  dicairkan  dalam dapur,setelah  kedua  logam  tersebut mencair  dan  tercampur  secara  merata dituangkan  kedalam  cetakan  dengan temperatur  penuangan  600°C, 650°C, 700°C, 800°C, 850°C, 900°C . Akan  tetapi  sebelum  logam  cair  tersebut dituangkan cetakan harus sudah siap dan sudah  bersih  supaya  proses  pelepasan hasil  coran  mudah,  dalam  penelitian  ini cetakan  dipanaskan  dengan  temperatur 300°  C, 350°  C  dan    400°  C,  cetakan yang sudah siap untuk dituang diletakkan sedekat  mungkin  dengan  dapur  dengan tujuan mempermudah proses penuangan. Pengecoran  dengan  cetakan  logam dilaksanakan dengan menuangkan aluminium  cair  ke  dalam  cetakan. Cetakan  permanen  dapat  digunakan berkali-kali  terutama  digunakan  untuk pengecoran  logam  dengan  titik cair rendah seperti alluminium Cara  ini  berbeda  dengan  pengecoran tekan,  dimana  tidak  menggunakan tekanan kecuali tekanan yang berasal dari tinggi cairan alluminium dalam cetakan

## Dapur Peleburan Alumunium
Proses Penuangan Al-Zn
Bahan  cetakan  yang digunakan  adalah baja ST 42 cara ini dapat membuat coran yang  membuat  ketelitian  dan  kualitas tinggi.
Cetakan  permanen  biasanya  dirancang untuk  satu  gerakan  atau  lebih  dengan memperhatikan  pembersihan  tuang dan dibentuk  sebuah  saluran  yang  berfungsi untuk aliran  logam  cair,  ketebalan cetakan  permanen  biasanya  bervariasi antara ¾ sampai  dengan  2  inc.  Dinding cetakan  dibuat  tebal  dengan  penampang
coran.  Sebab  ketebalan  dinding  cetakan dapat menambah besar jumlah panas dari coran.  Hal  ini  akan  membantu memberikan temperatur yang merata pada seluruh permukaan cetakan.

## Keuntungan Cetakan Logam
Keuntungan-keuntungan
memberi cetakan  permanen/cetakan  logam  adalah sebagai berikut :
 Dengan  cara  ini  dapat  dihasilkan struktur  yang  rapat,  oleh  karena  itu sifat-sifat  mekanik  dan  sifat  tahan tekanan sangat baik.
 Mekanisme  dari  proses  ini  sangatlah mudah  dan  dapat  menghasilkan produktivitas tinggi.  Ketelitian  ukuran  sangat  baik, sehingga  efektifitas  bahan  untuk proses penuangannya dapat dikurangi

## Kekurangan Cetakan Logam
Kerugian  dari  cetakan  permanen ini adalah sebagai berikut :
 Cara  ini  tidak  sesuai  untuk  jumlah produksi yang kecil disebabkan karena tingginya  biaya  pembuatan  cetakan logam.
 Sukar  untuk  membuat  coran  yang berbentuk rumit
 Pembetulan  cetakan  logam  sukar  dan mahal.  Oleh  sebab  itu  perubahan rencana  pengecoran  sangat  sulit, rencana  pengecoran  harus  cukup dipelajari  sebelum  pembuatan  cetakan logam/cetakan permanen
Dalam  pengecoran  diatas,  alluminium yang dituangkan didinginkan secara cepat oleh  cetakan  logam. Hal  ini  perlu berbagai macam sifat dari cetakan logam
yaitu : ketahanan aus  yang baik, mampu mesin  yang  baik,  pemuaian  thermis rendah,  ketahanan  lelah  pada  temperatur tinggi dan sebagainya. Pada alluminium  yang  mempunyai  titik  cair rendah  adalah  bahan  coran  yang  paling banyak  dipakai,  seperti  pembuatan  puli yang  dibuat  sekarang.  Transformasi strukturnya  sangat  dipengaruhi  oleh kecepatan pendinginan yang tinggi.
Bentuk cetakan logam (ruang penuangan)
Bentuk cetakan logam (belahan)
Penuangan logam ke dalam cetakan
Pembongakaran benda tuang
Produk coran

## Pengamatan pada hasil coran
No Proses Pengecoran Hasil Pengecoran 1. Temperatur Penuangan : 600°C. Temperatur Cetakan : 300°C,350°C, 400°C Hasil  coran  terlihat kusam  dikarenakan temperature penuangan terlalu rendah,  hasilnya ada cacat dikarenakan cairan  logam  masih terlalu kental 2. Temperatur Penuangan : 650°C.
Temperatur Cetakan : 300°C,350°C, 400°C
Hasil  coran  tidak terlalu terlihat kusam 3. Temperatur Penuangan : 700°C.
Temperatur Cetakan : 300°C,350°C, 400°C Hasil coran terlihat lebih berkilau di bandingkan dengan pengecoran pada temperature tuang 600°C, 650°C. ada cacat retak. 4 Temperatur Penuangan : 800°C. Temperatur Cetakan : 300°C,350°C, 400°C Hasil coran terlihat lebih berkilau, terdapat cacat titik pada permukaan 5 Temperatur Penuangan : 850°C.
Temperatur Cetakan : 300°C,350°C,
400°C
Hasil coran terlihat berkilau terang tidak ada cacat 6 Temperatur Penuangan :
900°C.
Temperatur Cetakan : 300°C,350°C, 400°C Hasil coran terlihat berkilau tidak ada cacat

## Pembahasan Hasil Coran
Pengecoran Logam dengan temperatur penuangan 600°C,dan temperatur cetakan 300°C,350°C,400°C. Hasil  pengecoran  pada  temperatur  ini didapat  hasil  yang  padat,akan  tetapi permukaan  pada  hasil  pengecoran  puli pada temperatur ini terlihat sangat kusam dikarenakan temperatur penuangan terlalu rendah,selain  itu  cairan  masih  terlalu kental  sehingga  logam  cair  yang bersentuhan  dengan  dinding  cetakan  dan mengakibatkan  bentuk  yang  tidak sempurna pada pada hasil coran
Pengecoran Logam dengan temperatur penuangan 650°C,dan temperatur cetakan 300°C,350°C,400°C. Pada temperatur penuangan ini permukaan  yang  dihasilkan  sudah mengalami  peningkatan  yang  baik,yaitu dengan  dihasilkanya  permukaan  yang lebih halus,warna kusam pada permukaan puli  sudah  berkurang  akan  tetapi  pada salah  satu  Puli  terdapat  keretakan  pada bagian  tepi  dikarenakan  salah  dalam pengeluaran  puli  dari  catakan  selain  itu desain  dari  cetakan  itu  sendiri  kurang baik  sehingga  pengeluaran  hasil  coran memerlukan kehati-hatian.
Pengecoran Logam dengan temperatur penuangan 700°C,dan temperatur cetakan 300°C,350°C,400°C. Hasil  pengecoran  pada  temperatur  ini tidak  jauh  beda  pada  temperatur penuangan  650°C,hanya  saja  permukaan lebih  halus sedangkan  masalah  yang  di hadapi juga sama yaitu adanya keretakan pada bagian tepi benda tuang ( vroping ).
Pengecoran Logam dengan temperatur penuangan 800°C,dan temperatur cetakan 300°C,350°C,400°C. Hasil  coran  terlihat  lebih  berkilau dan mengahsilkan  permukaan  yang  halus namun  masih  terdapat  cacat  titik  pada permukaan dan ukuran cacat titik tersebut kecil  jika  diamati  dengan  mata  telanjang tidak jelas cacatnya
Pengecoran Logam dengan temperatur penuangan 850°C,dan   temperatur cetakan 300°C,350°C,400°C. Hasil coran terlihat  berkilau terang tidak ada  cacat  pada  bagian  permukaan  dan hasilmya  halus.  Sebaiknya  pemanasan cetakan  logam  350 0 C  sangat  baik  untuk penuangan  logam  dan  temperatur  tuang untuk logam AL-Zn sekitar 850 0 C.
Pengecoran Logam dengan temperatur penuangan 900°C, dan   temperatur cetakan 300°C,350°C,400°C. Hasil  coran  terlihat  lebih  berkilau terang tidak  ada  cacat  pada  bagian  permukaan dan  hasilmya  halus.  Hasil  penuangannya sudah  baik  namun  teperatur  pemanasan pada cetakan cukup tinggi sehingga akan berpengaruh pada bahan cetakan tersebut, terutama untuk cetakan ukuran besar

## Data Hasil Uji Kekerasan
No Temperatur Tuang dan Temperatur Cetakan ( o C ) Kekerasan ( HB)
1 600 o C – 300 o C 83,87 2 600 o C – 350 o C 86,17 3 600 o C – 400 o C 84,99 4 650 o C – 300 o C 90,64
5 650 o C – 350 o C 92,95 6 660 o C – 400 o C 91,11
7 700 o C – 300 o C 97,35 8 700 o C – 350 o C 99,85 9 700 o C – 400 o C 98,60 10 800 o C – 300 o C 104,42 11 800 o C – 350 o C 100.15 12 800 o C – 400 o C 96,22 13 850 o C – 300 o C 100,15 14 850 o C – 350 o C 109,063 15 850 o C – 400 o C 104,417 16 900 o C – 300 o C 97,15 17 900 o C – 350 o C 99,63 18 900 o C – 400 o C 109,063
Kekerasan  hasil  penuangan  Al-Zn  yang baik cetakannya  dipanaskan  sampai dengan  350 0 C  dan  temperatur  tuangnya 850 0 C

## Data Hasil Uji Kekuatan Tarik
No Temperatur Tuang dan Temperatur Cetakan ( o C ) Kekuatan Tarik ( kgf/mm 2 ) 1 600 o C – 300 o C 5,98 2 600 o C – 350 o C 6,34 3 600 o C – 400 o C 6.76 4 650 o C – 300 o C 6.78 5 650 o C – 350 o C 6.88 6 650 o C – 400 o C 7.00 7 700 o C – 300 o C 6.83 8 700 o C – 350 o C 7.01 9 700 o C – 400 o C 7.34 10 800 o C – 300 o C 6.98 11 800 o C – 350 o C 7.02 12 800 o C – 400 o C 7.47 13 850 o C – 300 o C 12.07 14 850 o C – 350 o C 11.56 15 850 o C – 400 o C 10.85 16 900 o C – 300 o C 11.16 17 900 o C – 350 o C 1028 18 900 o C – 400 o C 9.67

## KESIMPULAN
Setelah  melakukan  serangkaian  proses penelitian  pengaruh  variasi  temperatur tuang  dan pengaruh  variasi  temperatur cetakan, maka dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Temperatur penuangan dan temperatur cetakan mempunyai pengaruh terhadap nilai kekerasan pada pengecoran bahan paduan  Al-Zn dan nilai  kekerasan tertinggi  didapat  pada  temperatur tuang 850 0 C dengan suhu cetakan 350
0 C.
2. Variasi  temperatur  penuangan  akan berpengaruh  terhadap  perubahan sifat mekanik  bahan paduan  Al-Zn  hasil pengecoran

## DAFTAR PUSTAKA
1. Surdia  Tata,  Saito  Shinroku.  1995. Pengetahuan Bahan Teknik. Cetakan Ketiga. Pradnya Paramita, Jakarta
2. Sudjana.  1996. Metode  Statistika
Edisi Ke-6, Tarsito, Bandung
3. Djaprie  Sriati,  Lawrence  H.Van Vlack. 1992. Ilmu  dan  Teknologi Bahan . Cetakan Kelima. Erlangga,
Jakarta
4. Surdia Tata, Prof. Dr. Kenji Chijiwa. 2000. Teknik  Pengecoran  Logam
Edisi  Kedelapan.  Pradnya  Paramita, Jakarta
5. Alois Schonmetz, 1985, Pengetahuan Bahan dalam Pengerjaan Logam
6. George  E.  Dieter,  1992,  Metalurgy Mekanik  I,  Terjemahan  Sriati Djapire, Erlangga, Jakarta
7. Heine, Richard . W, 1985 , Principles of  Metal  Casting,  Publishing Company, New Delhi
8. Jain,    P.L,  1987  Principles  of Foundry Technology, Tata-Mc Grawhill, Publishing Company, New Delhi
9. R.E. Smallman, Sriati Djapire, 1991, Metalurgi  Fisik  Modern,  Gramedia, Jakarta
10. Tata  Surdia  &  Kenji  Chijiwa,  1991, Teknik  Pengecoran  Logam, P.T.
Pradnya Paramita, Jakarta
11. Tata Surdia & Shinroku Saito, 1999,
Pengetahuan Bahan Teknik, P.T. Pradnya Paramita, Jakarta