## CAKRAM
Jurnal Teknik Mesin:

## PENGARUH TEMPERATUR HARDENING TERHADAP DISTRIBUSI KEKERASAN ALUMUNIUM A6063 PADA KOMPONEN AUTOMOTIVE MELALUI JOMINY TEST
Abdul Choliq * , Ahmad Maulana Soehada Sebayang, Tatang Suryana
Program Studi Teknik M esin,Universitas Pamulang Jl. Surya Kencana No.1, Tangerang Selatan, Indonesia
Email: dosen02127@unpam.ac.id
Masuk : 24 Agustus 2022 Direvisi : 4 September 2022 Disetujui : 26 September 2022
Abstrak : Aluminium A6063 merupakan aluminium paduan magnesium silicon. Aplikasi A6063 cukup luas, salah satunya sebagai komponen automotive seperti pipa dan tabung pneumatic cylinder. Material dasar Al 6063 memiliki kekuatan  sedang  sehingga  mudah  dibentuk,  namun  setelah  itu  perlu  rekayasa  untuk  meningkatkan  kekuatan komponen melalui hardening. Al 6063 dapat diberikan perlakuan panas. Pada penelitian ini akan dicoba mengetahui kemampukerasan Al 6063 melalui uji jominy dengan vareasi pemanasan 350°C, 450°C, dan 550°C, lama penahanan pada temperatur pemanasan adalah 10 menit. Dengan variabel tersebut yang diharapkan mentransformasi sampel A6063 agar mencapai fasa pengerasan ketika diquenching.  Alat pemanas yang digunakan berupa tungku pemanas listrik. Pendinginan dengan semprotan air selama 10 menit. Uji kekerasan dilakukan dengan metode Hardness Leeb (HL)  yang  dilakukan  pada  5  titik  di  6  daerah  permukaan  sampel  yang  berjarak  20mm  dari  ujung  sampel  yang berdekatan dengan semburan air hingga pangkal. Indentasi pada 5 titik dilakukan pada dua sisi yang berlawanan dari setiap sampel. Hasil uji kekerasan menunjukan bahwa distribusi kekerasan pada sampel A6063 setelah pemanasan mengalami penurunan dibandingkan sampel tanpa pemanasan. Semakin tinggi temperatur pemanasan akan semakin menurunkan nilai kekerasannya.
Kata kunci: Al 6063, Perlakuan Panas, Kemampukerasan, Jominy Test, Hardnest Leeb.
Abstract: Aluminum Al 6063 is an aluminum magnesium silicon alloy. One of the applications of this aluminum is as automotive components such as tubes and pipes for pneumatic cylinders. The base material Al 6063 has moderate strength so it is easy to shape, but after that it needs to be engineered to increase the strength of the component through hardening. Al 6063 can be heat treated. In this study, we will try to determine the hardness of Al 6063 through the Jominy test with heating variations of 350 °C, 450 °C, and 550 °C, the length of time being eliminated at heating temperature is 10 minutes. With these variables, it is expected to transform the A6063 sample to achieve hardening when quenched. The heating device used is an electric heating furnace. Cooling with water spray for 10 minutes. The hardness test was carried out using the Hardness Leeb (HL) method which was carried out at 5 points at 6 points on the sample surface which were 20mm from the tip of the sample adjacent to the air jet to the base. Indentation at 5 points is performed on two opposite sides of each sample. The results of the hardness test showed that  the  distribution  of  hardness  in  the  sample  A6063  after  heating  decreased  compared  to  the  sample  without heating. The higher the temperature, the lower the hardness value.
Keywords : Al 6063, Heat Treatment, Hardness, Jominy Test, Hardnest Leeb.
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2022 Abdul Choliq, Pengaruh Temperatur Hardening Terhadap Distribusi Kekerasan Aluminium A6063 Pada Komponen Automotive Melalui Jominy Test

## PENDAHULUAN
Alumunium merupakan unsur yang melimpah di kerak bumi dan banyak digunakan sebagai material teknik, seperti permesinan, perabot rumah tangga, otomotif, kedirgantaraan, dan kontruksi [1]. Kelebihan aluminium adalah kuat, mudah dibentuk. Dalam salah satu penelitian yang pernah dilakukan menjelaskan bahwa aluminium Al6063 dapat dikembangkan sebagai material crash box yang dipasang di antara bumper dan sasis mobil. Tujuannya dipasangnya crach box adalah sebagai peredam benturan untuk mengurangi kecederaan pengemudi pada saat mobil mengalami benturan [2]. Crash box berbahan aluminium Al6063. Berat jenis < 4 kg/dm3, tidak beracun, mudah dilas, dapat diberi perlakuan panas dan baik tampilannya. Aluminium memiliki berat atom 26,98 gr per mol dan densitas 2,7 kg/dm3, titik lebur 660,3ºC dan titik didih 2470ºC [3]. Struktur kristal Face Centered Cubic (FCC), tetap ulet walaupun pada temperatur rendah [3].  Salah  satu  standart  aluminium  adalah  AA  (American  Assosiation).  Pada  jenis  paduan  aluminium tempa, paduan utamanya dinyatakan pada kode dengan angka pertama. Pada angka kedua jika dinyatakan dengan angka nol, maka kode ini menunjukan bahwa aluminium tersebut telah dimodifikasi. Angka ketiga dan  keempat  menunjukan  tingkat  kemurnian  aluminum,  dan  dinyatakan  dengan  dua  angka  di  belakang koma  [4].  Kemurnian  aluminium  berpengaruh  pada  ketahanan  korosi  aluminium.  Aluminium  dengan kemurnian  >99,0%  lebih  tahan  terhadap  korosi.  Nilai  konduktor  aluminium  65%  dari  nilai  konduktor tembaga. Aluminium dapat digunakan sebagai bahan baku kabel dan aluminium lembaran ( foil ).
Salah  satu  jenis  aluminium  adalah  aluminium  Al  6063  atau  Al6063,  Mg0.7Si,  dan  AlMgSi0.5 merupakan paduan aluminium, silikon (Si) dan magnesium (Mg) dan termasuk aluminium berkekuatan sedang  [5].  Penggunaan  Al  6063  sama  populer  dengan  seri  pendahulunya  yaitu  Al  6061  yang  banyak digunakan  sebagai  material  bejana  tekanan  temperatur  rendah,  peralatan  kelautan,  ring  pengeboran, pembangunan  struktur  pesawat,  gerbong  kereta  api,  dll.  [6].  Tahun  1886  aluminium  telah  diproduksi secara massal [7]. Table 1 menjelaskan sifat mekanik dan fisik aluminium A6063:

## Tabel 1 Komposisi kimia dan sifat mekanik Al 6063 [8]
Chemical Composition in % from Supplier Report Al6063 Si Cu Mn Mg Cr Zn Ti Fe Ni Al Rata - rata  0.2-0.6  0.0-0.1  0.0-0.1  0.45-0.9  0.1-max  0.0-0.1  0.0-0,1  0.0-0.35  0,008 Balance
Sama  halnya  dengan  besi-baja,  aluminium  memiliki  diagram  fasa  dalam  memperkirakan  struktur yang terbentuk akibat pemanasan atau pendinginan.
Gambar 1. Diagram Fasa Al-Mg 2 Si [10]
Pada  gambar  diagram  fasa  Al-Mg 2 Si  diatas  menunjukkan  fasa  aluminium  yang  terbentuk  terkait komposisi magnesium dan silikon pada temperatur tertentu. Berdasar diagram fasa diatas, komposisi pada paduan Al 6063 dapat membentuk fasa Mg 2 Si. Pembentukan fasa Mg 2 Si perbandingan yang sesuai yaitu Mg:  Si  =  1,73.  Namun  hal  ini  tidak  tercapai  melalui  operasi  biasa  sehingga  paduan  akan  mengandung magnesium maupun silikon yang berlebih. Kelebihan magnesium menjadikan paduan lebih tahan terhadap korosi  namun  turun  mampu  bentuk  dan  kekuatannya.  Sebaliknya  kelebihan  silikon  meningkatkan kekuatan paduan tanpa kehilangan mampu bentuk dan mampu las, namun lebih berpotensi terjadi korosi intergranular .
Pada penelitian ini akan coba dilakukan percobaan terhadap aluminium Al6063 melalui uji Jominy. Sebagaimana telah diketahui bahwa jominy test dilakukan untuk mengetahui kemampukerasan materaial. Hardenabillity didefinisikan sebagai kemampuan material untuk dipengaruhi oleh kecepatan pendinginan dan komposisi kimia [11]. Secara singkat tahapan uji jominy adalah dengan memanaskan sampel hingga temperatur austenisasi dan didinginkan dengan cara disemprot air pada bagian bawah dengan arah vertikal [12]. Proses pendinginan akan terjadi secara bervareasi. Bagian sampel yang mendekati air sama dengan quenching,  bagian  yang  tidak  terkena  air  mengalami  pendinginan  secara  konduksi  /  normal.  Melalui pengukuran nilai kekerasan di beberapa titik, maka diketahui distribusi nilai kekerasan serta selisih yang muncul.
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2022 Abdul Choliq, Pengaruh Temperatur Hardening Terhadap Distribusi Kekerasan Aluminium A6063 Pada Komponen Automotive Melalui Jominy Test

## METODOLOGI

## Gambar 2. Diagram Alir Penelitian
Sampel  penelitian  ini  berbahan  aluminium  Al6063  bentuk  silinder,  ukuran  mengikuti standart ASTM A255. Panjang 100mm, diameter batang 25,4mm, diameter kepala spesimen 32mm [12, 13]. Jumlah sampel yang diberikan treatment sebanyak 3 (tiga) specimen. Proses pemanasan sampel menggunakan tungku listrik. Vareasi temperatur sampel 350ºC, 450ºC, 550ºC.
ISSN 2620-6706

## Gambar 3. Sampel Uji JominyTest Al6063
Pendinginan  menggunakan  air  sumur  temperatur  29ºC  selama  10  menit.  Pengujian kekerasan sampel dilakukan pada 5 titik di 6 daerah dari ujung sampai pangkal sampel dengan jarak masing-masing 2cm seperti tampak pada gambar
Gambar 4. Jarak Daerah Indentasi
Daerah indentasi
2CM 2CM 2CM 2CM 2CM 1 2 3 4 5
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2022 Abdul Choliq, Pengaruh Temperatur Hardening Terhadap Distribusi Kekerasan Aluminium A6063 Pada Komponen Automotive Melalui Jominy Test

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  penelitian  sebelumnya  telah  dilakukan  heat  treatment  terhadap  sampel  Al6063  dengan temperatur  pemanasan  530°C,  holding  time  selama  30  menit  serta  pendinginan  menggunakan  udara. Hasilnya, nilai rata-rata kekerasan sampel tanpa treatment yang semula 45,72 VHN turun menjadi 43,26 VHN  [14].  Sedangkan  penelitian  lain  pernah  dilakukan  penelitian  terhadap  AlMgSi-Fe  diberikan treatment  dengan  pemanasan  600°C,  quenching  SAE  20  oil  medium.  Diikuti  temper  dengan  vareasi temperatur  200°C,  250°C  dan  300°C.  Hasilnya  sampel  yang  semula  hanya  memiliki  kekerasan  60,96 VHN meningkat menjadi 76,98 VHN [15].
Sebagaimana  dijelaskan  diawal,  bahwa  pemanfaatan  Al6063  adalah  untuk  peningkatan  kekuatan aluminium  untuk  menahan  kekuatan  impak  dan  kekuatan  tarik  [2].  Dengan  demikian  diharapkan diperoleh  simpulan  bahwa  Al  6063  dapat  ditingkatkan  kekuatannya  melalui  metode  heat  treatment melalui pengerasan. Dari percobaan yang dilakukan telah diperoleh hasil uji kekerasan sampel uji jominy Al 6063 tanpa pemanasan dan sampel-sampel dengan pemanasan temperatur 350ºC, 450ºC dan 550ºC. Hasil uji kekerasan ditampilkan dalam grafik terpisah. Hasil uji keempat sampel kemudian ditampilkan dalam satu grafik untuk memudahkan analisis.

## a. Hasil Pengujian Logam Aluminium Tanpa Perlakuan Panas
Gambar 5. Distribusi nilai kekerasan rata-rata ketiga spesimen tanpa perlakuan panas
Nilai kekerasan spesimen tanpa perlakuan panas (raw material) yang telah diukur dengan leb hardness  menunjukan  nilai  terendah  383,7  HL  dan  tertinggi  386,5  HL.  Dan  jika  dirata-rata, kekerasan  raw  material  Al  6063  ini  adalah  385,8HL  (120  HVN).  Nilai  kekerasan  cenderung  rata mengingat  material  masih  dalam  kondisi  belum  diberikan  treatment  untuk  merubah  karakter material.
386,5 386,2 383,7 385,8 386,3 386,6 381 382 383 384 385 386 387 388 Jarak 0 Jarak 2 Jarak 4 Jarak 6 Jarak 8 Jarak 10 N ilai Kek er asan D alam H L Jarak Indentasi Dalam cm Nilai Kekerasan Raw Material Kekerasan Dalam HL

## b. Hasil uji kekerasan spesimen 1, temperatur pemanasan 350°c dan holding time 30 menit
Pada  spesimen  1  yang  di  panaskan  pada  temperatur  350℃  dan  dengan holding  time 30  menit didapatkan  distribusi  nilai  kekerasan  yang  mulai  menampakan  perbedaan  di  mana  kekerasan  sampel cenderung turun meskipun belum begitu banyak penurunannya.
Gambar 6. Grafik analisis distribusi nilai kekerasan spesimen 1 dengan pemanasan 350℃ Dari  pemanasan  sampel  hingga  350°C  menunjukkan  penurunan  kekerasan  dari  semula  386  HL menjadi 325,1 HL (91VHN) pada terdekat dengan semburan air. Pada jarak yang semakin jauh, penurunan semakin  terlihat.  Nilai  terendah  adalah  274,4  HL.  Artinya  pada  sampel  dengan  pemanasan  350°C mengalami penurunan 16% dari sampel awal tanpa pemanasan.

## c. Hasil pengujian logam aluminium spesimen 2, temperatur 450°C holding time 30 menit
Penurunan nilai kekerasan tampak semakin besar dengan bertambahnya temperatur pemanasan pada sampel kedua yang dipanaskan hingga 450℃ dan dengan holding time 30 menit.
Gambar 7. Grafik distribusi nilai kekerasan spesimen 2 yang dipanaskan pada temperatur 450℃
295,5 288,8 280,3 266,4 255,8 241,5 0 50 100 150 200 250 300 350 Jarak 0 Jarak 2 Jarak 4 Jarak 6 Jarak 8 Jarak 10 N ilai Kek er asan D alam H L Jarak Indentasi Dalam cm Sampel dengan Temperatur Pemanasan 450 º C Kekerasan Rata-rata Dalam HL
325,1 313,6 303 297,7 285,7 274,4 0 100 200 300 400 Jarak 0 Jarak 2 Jarak 4 Jarak 6 Jarak 8 Jarak 10 AxiNilai Kek er asan D alam H L Jarak Indentasi dalam cm Sampel Dengan Temperatur Pemanasan 350 º c Nilai Kekerasan Dalam HL
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2022 Abdul Choliq, Pengaruh Temperatur Hardening Terhadap Distribusi Kekerasan Aluminium A6063 Pada Komponen Automotive Melalui Jominy Test
Daerah  paling  cepat  mengalami  pendinginan  (terdekat  dari  air)  hanya  mampu  mencapai  nilai kekerasan.295,5 HL (79VHN). Pada daerah terjauh bahkan hanya mencapai 241,5 HL. Penurunan ini lebihh besar  dibanding  sampel  yang  dipanaskan  hingga  temperatur  350°C.  Sampel  dengan  pemanasan  450°C mengalami penurunan 23% dari sampel awal tanpa pemanasan.

## c. Hasil pengujian logam aluminium spesimen 3 dengan temperatur 550°C holding time 30 menit
Penurunan kekerasan sampel terus berlangsung dengan bertambahnya temperatur pemanasan. Hal ini terbukti  pada  sampel  3  yang  dipanaskan  dengan  temperatur  550℃  dan  dengan holding  time 30  menit. Penurunan kekerasannya melebihi penurunan dua sampel sebelumnya yang dipanaskan hingga temperatur 350°C dan 450°C.

## Gambar 8. Grafik analisis distribusi nilai rata-rata kekerasan spesimen 3 yang dipanaskan pada temperatur 550℃
Spesimen  3  yang  dipanaskan  hingga temperatur  550°C  mencapai nilai  kekerasan  hingga  270,8  HL (<70VHN)  di  daerah  terdekat  dari  penyemprotan  air.  Pada  daerah  terjauh  dari  penyemprotan  airhanya mencapai 226,3 HL. Ini merupakan penurunan terbesar dari ketiga sampel yaitu turun hingga 30%.
270,8 267,3 259,1 247,8 237,6 226,3 200 210 220 230 240 250 260 270 280 Jarak 0 Jarak 2 Jarak 4 Jarak 6 Jarak 8 Jarak 10 N ilai Kek er asan D alam H L Jarak Indentasi Dalam cm Sampel Dengan Temperatur Pemanasan 550 º C
Nilai Kekerasan Rata-rata dalam HL

## d. Perbandingan Distribusi Nilai Kekerasan Logam Aluminium Dengan dan Tanpa Perlakuan Panas Dengan Temperatur 350℃, 450℃ dan 550°C
Berdasarkan data hasil perhitungan distribusi nilai kekerasan pada logam aluminium tanpa perlakuan panas dan perlakuan panas dengan temperatur 350℃, 450℃, dan 550℃ sebagai berikut:
Gambar 4. 1 Grafik perbandingan nilai kekerasan rata-rata
Gambar 9. Grafik Perbandingan Nilai Kekerasan Pada Semua Sampel
Dari grafik uji kekerasan di atas jika aluminium A6063 yang dipanaskan hingga 350℃, 450℃, dan 550℃ dan ditahan hingga 30 menit menjadikan kekerasannya justru turun. Kedua, semakin lambat laju pendinginan  semakin  menurunkan  kekerasan  sampel  uji  Al  6063.  Pada  sampel  dipanaskan  dengan temperatur 550℃ mengalami penurunan distribusi kekerasan yang paling drastis. Hasil percobaan ini tidak menghasilkan  peningkatan  kekerasan,  justru  malah  terjadi  penurunan.  Penyebabnya  ada  dua  hal,  yang pertama  temperatur  pemanasan  kurang  tinggi  sehingga  tidak  melewati  garis  solvus  (590°C)  dan  tidak tercapai  fasa  tunggal  aluminium.  Dampaknya  ketika  dilakukan  pendinginan  tidak  terjadi  pengendapan (presipitasi)  secara  sempurna.  Karena  presipitasi  tidak  tercapai  maka  proses  pengerasan  tidak  terjadi. Kedua,  sampel  pada  temperatur  di  mana  terjadi  kondisi  /  fasa  tidak  stabil  dari  pergerakan  atom-atom aluminium.  Akibatnya,  ketika  sampel  didinginkan  dengan  cepat  menjadikan  atom-atom  terjebak  dan banyak  kisi  kosong.  Kekosongan  ini  yang  menurunkan  nilai  kekerasan  aluminium  tersebut  [1][4]. Berdasarkan dengan data yang diperoleh, maka semakin tinggi temperatur pemanasan pada sampel A6063, maka nilai kekerasan yang terbentuk pada A6063 menjadi semakin rendah.

## KESIMPULAN
Uji  jominy  terhadap  sampel  A6063  dengan  vareasi  temperatur  pemanasan  350°C,  450°C,  550°C merubah distribusi kekerasan semua sampel. Nilai kekerasan daerah terdekat penyemprotan air lebih tinggi dibandingkan daerah yang jauh dari penyemprotan air [8]. Sampel dengan pemanasan 350°C memiliki nilai
Jark 0 Jarak 2
Jarak 4 Jarak 6 Jarak 8 Jarak 10 Tanpa Pemanasan 386,5 386,2 383,7 385,8 386,3 386,6 350C 323,8 312,4 306 299,4 284 274,2 450C 295,5 288,8 280,3 266,4 255,8 241,5 550C 270,8 267,3 259,1 247,8 237,6 226,3 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Perbandingan Nilai Kekerasan Pada Semua Sampel
Jurnal Teknik Mesin: CAKRAM 2022 Abdul Choliq, Pengaruh Temperatur Hardening Terhadap Distribusi Kekerasan Aluminium A6063 Pada Komponen Automotive Melalui Jominy Test
kekerasan 314 HL pada daerah terdekat penyemprotan, dan 274,4 HL pada daerah terjauh. Sampel dengan pemanasan 450°C memiliki nilai kekerasan 295,5 HL pada daerah terdekat penyemprotan air, dan 241,5 HL pada daerah terjauh. Sampel dengan pemanasan 550°C memiliki nilai kekerasan 270,8 HL pada daerah terdekat  penyemprotan  air,  dan  226,3  HL  pada  daerah  terjauh.  Dengan  pemanasan  350°C,  450°C,  dan 550°C pada A6063 justru menurunkan nilai kekerasan sampel, dan semakin tinggi temperatur pemanasan diberikan, maka kekerasan sampel menjadi semakin rendah. Maka tidak disarankan mengeraskan logam A6063  dengan  temperatur  pemanasan  350°C,  450°C,  dan  550°C.  Maka  untu  meningkatkan  kekerasan sampel Al6063, temperatur pemanasan sampel perlu ditambah di atas 590°C namun tidak boleh melewati titik cairnya sekitar 660°C.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Prayitno, D. (2010). Teknologi Rekayasa Material. Jakarta: Penerbit Universitas Trisakti.
[2]  Darmadi,  M.  A.  (2018).  Pengaruh  Variasi  Sambungan  pada  Crash  Box  Multi  Segmen  terhadap Kemampuan  Penyerapan  Energi  dengan  Uji  Quasi  Static.  Jurnal  Rekayasa  Mesin,  Universitas Brawijaya, 9. doi:Pengaruh Variasi Sambungan pada Crash Box Multi Segmen terhadap Kemampuan Penyerapan Energi dengan Uji Quasi Static
[3] Alois Schonmetz, d. (2013). Pengetahuan Bahan Dalam Pengerjaan Logam. Bandung: Angkasa.
[4] Sofyan, B. T. (2011). Pengantar Material Teknik. Jakarta: Salemba Teknika.
[5] Surono, B. (2011). Perubahan Nilai Kekerasan dan Struktur Mikro Al-Mg-Si Akibat Variasi
[6] Widyantoro, E. K. (2020). Pengaruh Variasi Temperatur Aging pada Alu
[7] Tata Surdia, d. (2013). Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: Balai Pustaka.
[8] https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=2812
[9] https://matrudian.wordpress.com/2010/10/24/heat-treatment-pada-aluminium-paduan/
[10]Anrinal. (2013). Metalurgi Fisik. Jogjakarta: ANDI.
[11] Wardoyo, & Sumpena. (2018). Pengaruh Vareasi Temperatur Quenching Pada Aluminium Paduan AlMgSi-Fe12% Terhadap Keausan. Jogjakarta: Jurnal Engine; Universitas Proklamasi 45 Jogjakarta.
[12]  Rokhman,  T.  (2015).  Perancangan  Alat  Uji  Kemampukerasan  Jominy  Test  Untuk  Laboratorium Teknik Mesin Universitas Islam “45” Bekasi. Jurnal Imiah Teknik Mesin, , 68-80.
[13] Herdi Susanto, J. S. (2016). Rancang Bangun Alat Uji Jominy (Jominy Hardenability Test). Jurnal Mekanova,97-107.
[14] Novri, M. (Juni 2020). Analisis Perubahan Sifat Mekanik Al 6063 Setelah. Bina Teknika,35-42.
[15] Sumpena, W. ( Mei 2018). Pengaruh Variasi Temperatur Hardening Dan Tempering Paduan. Jurnal ENGINE 2 , 26-32 .