## PERBANDINGAN KARAKTERISTIK MEKANIS DAN KOMPOSISI KIMIA ALUMUNIUM HASIL PEMANFAATAN RETURN SCRAP
Koos Sardjono, Eri Diniardi, Piki Noviadi Jurusan Mesin, Universitas Muhammadiyah Jakarta
Abstrak. Dalam  pembuatan  produk  komponen  yang  terbuat  dari  paduan  Alumunium terdapat sisa-sisa logam (scrap) dari proses yang dilalui sampai proses akhir. Scrap tersebut diperoleh  dari  proses  pengecoran  (gatting  system  dan  rejected  part).  Scrap  ini  jumlahnya relatif banyak, sehingga perlu dimanfaatkan kembali untuk di ubah kedalam bentuk ingot dan menjadi  produk  akhir  dan  diharapkan  dapat  mengurangi  pemakaian  ingot  standar  dengan tidak megurangi kualitas yang dipersyaratkan.
Pada  penelitaian  yang  saya  lakukan  ini,  saya  melakukan  analisa  terhadap perbandingan  antara  Ingot  Alumunium  standar  dengan  Ingot  Renturn  Scrap,  perbandingan yang saya analisa adalah :
1.  100 % Ingot Alumunium Standar
2.  60 % Ingot Standar + 40 % Ingot  return scrap Alumunium
3.  30 % Ingot Standar + 70 % Ingot  return scrap Alumunium
4.  100 % Ingot return scrap Alumunium setelah  keempat  perbandingan  yang  berbeda  tadi  dilakukan  proses  peleburan, kemudian  di  ambil  sampel  dari  masing-masing  perbandingan  yang  kemudian  dilakukan pengujian  komposisi  kimia  dan  pengujian  mekanis  (  uji  kekerasan  dan  uji  terik  ).  Setelah dilakukan pengujian maka diperoleh hasil sebagai berikut :
- Uji    Komposisi,  sampel  1  dan  2  masuk  dalam  standar  yang  ditentukan,  sedangkan sampel 3 dan 4 unsur Zn melebihi standar yang ditentukan.
- Uji tarik diperoleh hasil rata-rata dari keempat sampel sekitar 190 N/mm2.
- Uji kekerasan diperoleh hasil rata-rata dari keempat sampel sekitar 43 HRB.
Kata kunci: aluminium, scrap(sisa-sisa logam)

## PENDAHULUAN

## LATAR BELAKANG
Dalam  dunia  otomotif  atau  permesinan  memproduksi  komponen-komponen  tomotif atau  permesinan  dibutuhkan  alat  cetakan  (Dies).  Dies  adalah  alat  yang  digunakan  untuk mencetak  komponen-komponen  permesinan  dengan  berbagai  cara,  daintaranya    sistim injeksi  pada  tekanan  tinggi  (High  Pressure  Injection  Process),    injeksi  pada  tekanan  rendah (low  presurre  injection  process)  ke  dalam  cetakan  logam  (Dies),  dan  ada  pula  dengan menggunakan pasir sebagai media cetakan (sand casting).
Komponen-komponen otomotif atau permesinan yang mempunyai kualitas yang bagus dipengaruhi  beberapa  faktor,  selain  faktor manusia  dan  cetakan,  yaitu  pada  saat peleburan (Melting).
Untuk  mendapatkan  hasil  yang  mempunyai  kualitas  yang  baik,pada  waktu  peleburan (Melting)  dibutuhkan  beberapa  campuran,  diantaranya  pemanfaatan  Scrap  hasil    pada  saat proses poroduksi berlangsung.
Sebagian  besar  dari  komponen  otomotif    terbuat  dari  paduan  Alumunium,  dan kekuatan  serta  kualitas  yang  baik  tergantung  dari  jenis  alumunium  yang  dipakai,  hal  yang akan  mempengaruhi  kualitas  alumunium  yang  baik  yaitu  diantaranya  adalah  perbandingan antara  ingot  Alumunium  dan  Return  Scrap  yang  tepat  pada  waktu  proses  peleburan (Melting). Aluminium mempunyai sifat mampu cor dan sifat mekanis yang jelek. Oleh karena itu  dipergunakan  paduan  alumunium  karena  sifat-sifat  mekanisnya  akan  diperbaiki  dengan menambahkan  paduan  logam  yang  lain.  contoh  dari  hasil  cetakan  itu  adalah  komponen cylinder head. Crank case dll.
Dalam proses pembuatan produk komponen tersebut, terdapat sisa logam (Scrap) dari proses  yang  dilalui  sampai  proses  akhir.  Scrap  tersebut  diperoleh  dari  proses  pengecoran (gatting  system  dan  rejected  part).  Scrap  ini  jumlahnya  relatif  banyak,  sehingga  perlu dimanfaatkan untuk diubah kedalam bentuk ingot dan menjadi produk akhir, dan diharapkan dapat memenuhi kualitas yang dipersyaratkan.

## LANDASAN TEORI

## PROSES PENGECORAN SECARA UMUM
Pengecoran yaitu suatu proses mencairkan atau pembentukan logam yang dituang ke dalam cetakan, kemudian dibiarkan mendingin dan membeku. Proses pengecoran meliputi : pembuatan  cetakan,  persiapan  dan  peleburan  logam,  penuangan  logam  cair  ke  dalam cetakan,  pembersihan  coran  dan  proses  daur  ulang  pasir  cetakan.  Produk  pengecoran disebut coran atau benda cor.
Untuk membuat suatu benda coran, harus dilakukan proses-proses seperti : pencairan logam,  pembuatan  cetakan,  penuangan,  pembongkaran  dan  pembersihan  coran.  Untuk mencairkan logam biasanya digunakan dapur  yang sesuai untuk produksi dengan kapasitas tertentu. Cetakan  biasanya  dibuat  dengan  menggunakan  cetakan  logam  dan  cetakan  pasir. Pada  cetakan  pasir,  pasir  yang  dipakai  kadang-kadang  pasir  alam  atau  pasir  buatan  yang mengandung tanah lempung. Cetakan pasir mudah dibuat dan tidak mahal asal dipakai pasir yang  cocok.  Kadang-kadang  dicampurkan  pengikat  khusus,  umpamanya  air  kaca,  semen, resin furan, resin fenol atau minyak pengering, karena penggunaan zat-zat tersebut.
memperkuat  cetakan  atau  mempermudah  operasi  pembuatan  cetakan.  Tentu  saja penggunaan  itu  mahal,  sehingga  perlu  memilih  dengan  mempertimbangkan  bentuk,  bahan dan jumlah produk.
Pasir  cetak  perlu  dilakukan  beberapa  pengujian  untuk  mengetahui  sifat-sifatnya.  Sifat pasir  cetak  berubah  akibat  tercampur  kotoran-kotoran  atau  karena  pengaruh  suhu  yang tinggi.  Pengujian  yang  dilakukan  adalah  pengujian  mekanik  untuk  menentukan  sifat-sifat pasir sebagai berikut:
1.   Porositas pasir memungkinkan pelepasan gas dan uap yang terbentuk dalam cetakan.
2.  Kekuatan. Pasir harus memiliki gaya kohesi; kadar air dan lempung mempengaruhi sifat- sifat kohesi.
3.  Ketahanan terhadap suhu tinggi. Pasir harus tahan terhadap suhu tinggi tanpa melebur.
4.  Ukuran  dan  bentuk  butiran.  Ukuran  butiran  pasir  harus  sesuai  dengan  sifat  permukaan yang dihasilkan. Butiran harus berbentuk tidak teratur sehingga memiliki kekuatan ikatan yang memadai.
Selain dari cetakan pasir, dipergunakan juga cetakan logam. Pada penuangan, logam cair  mengalir    melalui  pintu  cetakan,  maka  bentuk  pintu  harus  dibuat  sedemikian  sehingga tidak  menunggu  aliran  logam  cair.  Diagram  alir  proses  pembuatan  coran  dapat  dilihat  pada gambar 1 berikut.

## Gambar 1 Aliran proses pada pembuatan coran

## JENIS-JENIS SCRAP
Scrap merupakan material sisa proses pembuatan komponen (produk). Ada dua jenis scrap  yang  umum,  yaitu  Returned  Scrap  dan  Ex-Machining  Scrap.  Returned  scrap  adalah
Bahan baku Tungku Ladel Sistim pengolahan pasir Mesin pembuat cetakan penuangan pembongkaran
pembersihan pemeriksaan
logam yang berasal dari sisa hasil proses produksi yang berupa sisa-sisa potongan material atau  produk  yang  tidak  jadi  karena  cacat  dan  dimanfaatkan  lagi  dalam  proses  melting.  Ex- machining scrap (geram) adalah logam yang berupa serabut-serabut halus dan berasal dari proses permesinan suatu produk.
Secara keseluruhan scrap dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu:
a.  Rejected Part, yaitu produk hasil casting yang tidak dapat dipakai karena cacat, misalnya karena keropos atau berlubang.
b.  Gatting system, yaitu tempat saluran logam cair yang menuju cetakan produk. Bagian ini merupakan  bagian  yang  berlebih  dari  suatu  produk  casting  sehingga  setelah  proses casting  maka  bagian  ini  harus  dipotong  untuk  dipisahkan  dari  produk  dengan  cara dipukul atau dipotong denagn menggunakan mesin potong.
c.  Geram,  yaitu  hasil  proses  permesinan  dari  suatu  produk  yang  berupa  serabut-serabut halus.
Penggunaan  scrap  dibatasi  karena  didalam  scrap  tersebut,  terutama  hasil  proses machining  dikarenakan  sudah  tercampur  dengan  bahan-bahan  kimia  pada  waktu  proses permesinan.  Ada  berbagai  macam  alumunium  yang  tercampur  dari  suatu  jenis  produk dengan  produk  lainnya  yang  komposisi  unsur  paduannya  berbeda.  Akibat  tercampur berbagai  jenis  paduan  aluminium  tersebut  maka  komposisinya  menjadi  tidak  seragam  dan sulit  untuk  dikontrol,  sehingga  akan  menurunkan  kualitas  produk  yang  dihasilkan  apabila jumlah  scrap  terlalu  banyak.  Pelumas  yang  dugunakan  pada  waktu  proses  permesinan seperti  yang  tadi  telah  dijelaskan  sangat  berpengaruh  terhadap  komposisi  ingot  dan  akan berpengaruh  pada  kualitas  ingot  yang  dihasilkan.  Impuritis  yang  mungkin  terdapat  dalam proses  recycling  ini  berasal  dari  peralatan  furnace,  refraktori,  dan  hidrogen  dari  atmosfer furnace.

## PROSES MELTING
Dalam pembuatan komponen mesin sepeda motor, sebagian besar terbuat dari bahan ingot  aluminium.  Sebelum  dicor,  ingot  tersebut  terlebih  dahulu  harus  dilebur  dalam  dapur. Dapur  yang  digunakan  di  divisi  Die  Casting  berkapasitas  15.000  kg,  sedangkan  pada  divisi Gravity  Casting  kapasitasnya  lebih  kecil.  Tersedia  juga  Holding  Furnace  yang  berfungsi sebagai  tempat  untuk  menjaga  temperatur  aluminium  cair  tetap  konstan  sebelum pengecoran.berikut ini diagram alir proses peleburan :

## Diagram alir proses peleburan aluminium paduan
CHARGING FLUXING KILLING DISLAGING TAPPING GBF DISTRIBUSI MOLTEN

## METODOLOGI PENELITIAN

## MULAI
Ingot Al AC4B 100% Ingot Al AC4B : 60 % Returned Scrap : 40 % Ingot Al AC4B : 30 % Returned Scrap : 70 % Returned Scrap 100 % Peleburan Peleburan Peleburan Peleburan Sample Sample Sample
Sample Uji Komposisi Uji Kekerasan Uji Tarik Data Hasil Pengujian Analisa dan Pembahasan Kesimpulan SELESAI

## ANALISA DAN PEMBAHASAN

## Data Hasil Pengujuan Mekanis
Perhitungan Hasil Uji Tarik pada beberapa sampel dan rumus-rumus yang dipakai a.  Yield  strength,  didapat  berdasarkan  perhitungan  berikut  ini,  untuk  sampel  pertama diperoleh :
2 6 10 86 , 153 57 .
1060 m x N Ao Fy y     = Pa x y 6 10 893 . 6   MPa x x y 6 6 10 10 893 . 6    = MPa y 893 . 6  
b.  Tensile  strenght,  didapat  berdasarkan  perhitungan  berikut  ini,  untuk  sampel  pertama diperoleh :
2 6 10 86 , 153 28411 m x N Ao Fu u     = Pa x u 6 10 655 . 184   MPa x x u 6 6 10 10 655 . 184    = MPa u 655 . 184  
c.  Elongasi  adalah  rasio  antara  pertambahan  panjang  setelah  benda  uji  mengalami perpatahan dengan panjang  awal. Untuk sampel pertama diperoleh :
% 100 0 0 x L L L f f    % 100 200 200 208 x mm mm mm f    = % 4  f 
Tabel di bawah ini memperlihatkan data lengkap hasil pengujian Tarik yang dilakukan pada beberapa sampel uji (test piece) yang berbeda

## Tabel 1 Hasil Pengujian Tarik sampel yang berbeda
Name Yp_load Max_load Yp_stress  Max_stress  Elongation Parameter Unit N N MPa MPa % 1 1060.570  28411.000 6.893 184.655 4.00000 2 981.780  29869.586 6.381 194.135 6.00000 3 1026.820  30393.342 6.674 197.539 6.50000 4 1055.756  30529.700 6.862 198.425 7.50000

## Data Hasil Pengujian Komposisi Kimia
Tabel  di  bawah  ini  memperlihatkan  data  hasil  pengujian  komposisi  kimia  yang  telah dilakukan pada beberapa sampel uji (test piece)
Tabel 2 Hasil Analisa Komposisi Kimia dari Sampel yang berbeda
Unsur Jenis Sampel Sampel I 100 % Ingot Aluminium AC4B Sampel II AC4B (60 : 40) % Sampel III AC4B (30 : 70) % Sampel IV 100 % Al Scrap AC4B Si 8,599 7,768 8,431 8,190 Cu 2,828 2,626 2,389 2,412 Mg 0,141 0,160 0,160 0,174 Zn 0,608 0,828 1,025 1,028 Fe 0,830 0,740 0,962 0,945 Mn 0,332 0,242 0,298 0,294 Ni 0,042 0,044 0,078 0,073 Ti 0,042 0,035 0,034 0,034 Pb 0,060 0,086 0,092 0,102 Sr 0,026 0,037 0,027 0,032 Cr 0,022 0,026 0,026 0,025
Keterangan : Sampel I : Adalah sampel 100 % Ingot Aluminium Standar AC4B Sampel II : Adalah sampel dengan variasi 60 % Ingot standar + 40 % Ingot Return Scrap Sampel III : Adalah sampel dengan variasi 30 % Ingot standar + 70 % Ingot Return Scrap Sampel IV : Adalah sampel 100 %  Returned Scrap dengan
penambahan   fluks cukup

## Data hasil Pengujian Kekerasan
Tabel  di  bawah  ini  memperlihatkan  data  hasil  uji  kekerasan  (hardness)  yang  telah dilakukan pada beberapa sampel uji (test piece)
Tabel 3 Hasil Uji kekerasan pada sampel yang berbeda
No.  Jenis Sampel Nilai Kekerasan (HRB) Nilai Rata-Rata (HRB) 1. Sampel I 100 % Ingot Aluminium AC4B 42 41.8 42.5 42.9 42.3 2. Sampel II AC4B (60 : 40) % 42.5 43 43.2 43.7 43.1 3. Sampel III AC4B (30 : 70) % 43.5 43.9 43.2 43.6 43.55 4. Sampel IV 100 % Al Scrap AC4B 44.2 44.8 45
44.9 44.725 Yp_stress MPa 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 7 1 2 3 4 Yp_stress MPa SPECIMEN Yp_stress MPa Gambar 2 Diagram perbandingan tegangan tarik
Max_s tres s  MPa 175 180 185 190 195 200 1 2 3 4 Max_s tres s  MPa

## SPECIMEN
Gambar 3  Diagram perbandingan tegangan luluh Max_stress MPa Elongation % 0 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 Elongation % SPECIMEN Nilai Rata-Rata (HRB) 41 41.5 42 42.5 43 43.5 44 44.5 45 1 3 5 7 9 11 13 15 Nilai Rata-Rata (HRB) SPECIMEN Gambar 4 Diagram Elongasi Uji Tarik
Gambar 5  Diagram Hasil Uji Kekerasan
Elongation % Nilai Rata-Rata HRB

## KESIMPULAN
Scrap dapat dimanfaatkan kembali dengan melebur menjadi ingot. Ingot scrap memiliki kualitas yang tidak kalah baiknya dengan Ingot standar.
Setelah dilakukan pengujian komposisi dan pengujian mekanis, maka didapat hasil dari keempat sampel sebagai berikut :
1.  Penguian Komposisi
- Pada  sampel  pertama  100  %  Ingot  Standar  semua  unsur  kimia  masih  masuk kedalam standar perusahaan..
- Pada  sampel  kedua  60  %  Ingot  Standar  +  40  %  Scrap  semua  unsur  kimia  masih masuk kedalam standar perusahaan..
- Pada  sampel  ketiga  30  %  Ingot  Standar  +  70  %  Scrap  unsur  Zn  melebihi  standar perusahaan sekitar 2,5 %
- Pada  sampel  krrmpat  100%  Ingot  Scrap  unsur  Zn  melebihi  standar  perusahaan sekitar 2,8 %
2.  Pengujian Kekerasan Sampel 1, 2, 3 dan 4, nilai kekerasannya masih didalam standar yang sudah ditentukan perusahaan yaitu berkisar antara 40 sampai 45 HRB.
3.  Pengujian Tarik
Sampel  1,  2,  3  dan  4,  nilai    tegangan  putusnya  diatas  nilai  minimal  yang  ditentukan perusahaan yaitu   16 Kgf/mm2 ( 156.7 N/mm2 ).

## DAFTAR PUSTAKA
1.  B.H  Amstead,  Philip.  F.  Ostwald,  Myron  L.  Begeman,  Sriati  Djafrie.Teknologi  Mekanik, Jilid I, Edisi Ketujuh
2.  Hatch, JE.Alumunium of Metal Properties and Physical Metallurgy
3.  Ir. Sri Hardjoko Wirjomartono M S M E. Diktat Teknologi Mekanik I, Laboratorium Teknk produksi dan Metalurgi Dept. Mesin ITB, 1975
4.  Modul A, Technical Training Die Casting, PT. HONDA FEDERAL Inc.-
5.  Prof. Ir. Tata Surdia MS. Met. E, Prof. DR Shinroku Saito.Pengetahuan Bahan Teknik
6.  Tata  Surdia  dan  Kenji  Chijiwa.1975,  Teknik  Pengecoran  Logam,  Jakarta,  PT.  Pradnya Paramita
7.  Webster, P.D.1980, Fundamental of Foundry Technology