## MEKANIKA – JURNAL TEKNIK MESIN
Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya Volume 3 No. 1 (2017)

## ANALISA STRUKTUR MIKRO TERHADAP PADUAN AL-CU HYPOEUTEKTIK
Ichlas Wahid, Abdur Rohman Sayuti
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya Jalan Semolowaru No. 45 Surabaya 60118, Tel. 031-5931800, Indonesia email: ichlaswahid@untag-sby.ac.id

## ABSTRAK
This  study  analyzes  the  temperature  of  casting  and  mold  temperature  which  must  have  an effect  on  the  existing  structure  of  the  material.  The  hypoutectic  Al-Cu  is  an  aluminum  and copper  alloy  with  an  eutectic  phase  which  has  the  advantage  of  melting  and  pouring (especially around the eutectic region) at a temperature of 548 ° C. Aluminum is one of the reactive  metal  which  is  easily  oxidized  with  oxygen  to  form  a  layer  of  aluminum  oxide, alumina (Al2O3) which can make it good corrosion resistant. However, if the levels of Fe, Cu and Ni are added can reduce the corrosion-resistant properties because the alumina content decreases.  Copper  can  form  the  correct  eutectic  with  aluminum  at  levels  of  33%.  Copper alloys (Al / Cu) containing 10-20% Al indicate exceptional strength, for hardness and wear, adjusting of some steel alloys. By using gravity casting method permanent mold will be easily dismantled  pairs.  The  material  composition  is  3.375  gram  aluminum  and  1,125  gram  of copper.  The  pouring  temperature  used  was  600  °  C,  650  °  C,  and  700  °  C  while  the  mold temperature used was room temperature, 100 ° C, and 200 ° C. The specimen is divided into A  ',  B,  and  A'  codes  at  the  time  of  cutting  using  lathe  and  freis.  Pouring  temperature  and mold temperature will affect the microstructure formed. The higher the pouring temperature, the  clearer  the  structure  will  be,  visible  at  the  pouring  temperature  of  700  °  C.  And  the smaller the mold temperature the rougher the shape of the structure, the outward appearance is apparent, and it can be said that a dendrite structure is formed. Codefication B is the core or midpoint of the mold is the farthest point of the cooling rate process, the structure formed in the B-code is clear, thick and coincident.
Keywords :  Al-Cu hypoeutectic, Pouring temperature, Temperature mold, Micro Structure, Dendrite

## PENDAHULUAN
Hypoeutectic Al-Cu
Untuk mengatasi terjadinya
Daerah  Hypoeutectic  paduan  Al-Cu disebut  Hypoeutectic  yaitu  jika  paduan  itu mengandung Cu < 32.7%., sekop, dll) untuk mengambil  (mengeruk)  lumpur  tersebut. Aluminium merupakan logam ringan dengan berat  jenis  2.7  gram/cm 3 setelah  Magnesium (1.7 gram/cm 3 ) dan Berilium (1.85 gram/cm 3 )  1/3  dari  berat  jenis  besi  maupun tembaga.  Memiliki  Konduktifitas  listrik  60
%  lebih  dari  tembaga  sehingga  dapat digunakan untuk peralatan listrik.
Aluminium memiliki sifat penghantar panas, sifat  pantul  sinar  yang  baik  sehingga digunakan  pada  komponen  mesin,  dan  lain- lain.
Aluminium  juga  merupakan  logam reaktif  yang  mudah  teroksidasi  dengan oksigen  membentuk  lapisan  aluminium oksida, alumina (Al 2 O 3 ) sehingga membuatnya  tahan  korosi  yang  baik.  Jika
kadar Fe, Cu dan Ni ditambahkan akan dapat menurunkan  sifat  tahan  korosi  karena  kadar aluminanya  menurun.  Untuk  Penambahan Mg,  Mn  tidak  mempengaruhi  sifat  tahan korosinya.  Aluminium  juga  bersifat  ulet, mudah  dimesin  dan  dibentuk  dengan kekuatan  tarik  untuk  aluminium  murni sekitar  4  -  5  kgf/mm 2 .  Kekuatan  mekanik pada  alumunium  dapat  ditingkatkan  dengan cara menambahkan unsur pemadu seperti Cu, Mg,  Zn,  Mn,  dan  Ni.  Unsur  Cu  dalam paduan Al dapat meningkatkan sifat mekanik,  yaitu  kekerasan  dan  kekuatan tariknya  tapi  menurunkan  mampu  cornya. Pemaduan  dengan  silicon  akan  dapat memperbaiki  tingkat  kecairan (fluidity) dan dapat menurunkan cacat penyusutan (Shrinkage) yang  berpengaruh  baik  terhadap sifat mampu cor (castability) dan mampu las (weldability).
Adapun  sifat-sifat  dari  aluminium  yang digunakan sebagai material teknik adalah :
1. Tahan terhadap korosi
2. Penghantar  panas  dan  listrik  yang baik
3. Berat  jenisnya  ringan  (hanya  2,7 gr/cm 3 ,  sedangkan  besi  besi  ±  8,1gr/ cm³)
4. Mudah di bentuk (fabrikasi).
Pengaruh unsur paduan tembaga (Cu) Tembaga dapat menambah kekerasan dan kekuatan, serta meningkatkan kemampuan permesinan sekitar 12% Cu. Al- Cu  terlalu  rapuh  untuk  keperluan  teknik  di atas  tingkat  campuran  ini.  Dibawah  kondisi keseimbangan  sampai  5,65%  Cu  bisa  larut dalam  aluminium  pada  suhu  paduan  Al-Cu binner.  Kelarutan  padat  ini  akan  turun sampai  kurang  dari  0,1%  dalam  suhu  ruang dan  berkurangnya  pelarutan  padat  dapat menerangkan  endapan  yang  baik  untuk perlakuan panas.
Paduan alumunium tembaga mengandung  tembaga  4,5%  yang  memiliki sifat-sifat  mekanik  dan  mampu  mesin  yang baik tapi untuk mampu cornya jelek. Paduan alumunium  tembaga-silisium  dapat  dibuat dengan  cara  menambahkan  4-5  %  silisium pada  paduan  alumunium  tembaga    guna
untuk  memperbaiki  sifat  mampu  cornya. Paduan  ini  dapat  dipakai  untuk  bagian- bagian  motor,mobil,meteran  dan  rangkah utama dari katup.
Proses pengecoran Pengecoran  logam merupakan  proses manufaktur  yang  menggunakan  logam  cair dan  cetakan  untuk  menghasilkan  bentuk yang  mendekati  bentuk  geometri  akhir produk  jadi.  Logam  cair  akan  ditekan  ke dalam  cetakan  yang  mempunyai  rongga cetak ( cavity ) sesuai bentuk atau desain yang diinginkan.  Setelah  logam  cair  memenuhi rongga cetak, setelah itu cetakan disingkirkan  dan  hasil  cor  dapat  digunakan untuk proses sekunder.
Pada  proses  pengecoran  logam,  terdapat beberapa  tahapan  yang  harus  dilakukan untuk  menghasilkan  produk  cetakan  dari logam.  Bahan  logam  yang  akan  dilebur dipanaskan  didalam  dapur  pemanas  dengan temperatur  tertentu  sampai  mencair  atau melebur.  Adapun  tahapan  dalam  proses pengecoran  :mempersiapkan  alat  dan  juga bahan. Kemudian panaskan tungku peleburan hingga temperature 400 0 C. Masukkan  aluminium  375  x  3=  1,125  kg kedalam tungku peleburan. Panaskan kembali tungku peleburan hingga
temperature  600°C  ,  650°C  ,700°C  (sesuai variasi Suhu
Hypoeutektic Al-Cu). Memasukkan Cu sesuai variasi 25% dari 500 =  125  gram  Cu  tiap  variasi  temperature penuangan.  kemudian  aduk  menggunakan pengaduk.  Siapkanlah  cetakan  yang  sudah dipanaskan sesuai variasi temperature cetakan.  Yaitu  temperature  kamar,  100 0 C, 200 0 C.  Kemudian  ambil  logam  cair  dari tungku  peleburan  dengan  menggunakan cawang  tuang  untuk  proses  penuangan kedalam  cetakan.  Mulai  proses  penuangan logam  cair  kedalam  cetakan.  Setelah  logam pengecoran  mengeras,  kemudian  bongkarlah cetakan  logam  dan  ambil  benda  hasil pengecoran.
Cetakan  permanen  adalah  cetakan yang  digunakan  secara  kontinyu  atau  terus menerus. Cetakan ini terdiri dari bagian yang digabung dengan sekrup, plat, klaim dan alat lain  yang  dapat  dilepas  setelah  logam
mengeras.  Cetakan  permanen  ini  dilapisi bahan  perekat  tahan  panas  dan  jelaga  yang dapat menjaga cetakan supaya tidak lengket.

## Struktur mikro
Struktur  mikro  merupakan  suatu gambaran dari kumpulan fasa-fasa yang bisa diamati  melalui  teknik  metalografi.  Struktur mikro  logam  dapat  dilihat  menggunakan mikroskop. Mikroskop yang digunakan yaitu mikoroskop  optic.  Sebelum  dilihat  dengan mikroskop,  permukaan  dari  logam  harus dibersihkan  dahulu,  lalu  reaksikan  dengan reagen kimia untuk mempermudah pengamatan. Yang mana Proses ini dinamakan etching. Untuk dapat mengetahui sifat  suatu  logam,  kita  bisa  melihat  struktur mikronya.  Setiap  logam  dengan  jenis  yang berbeda  mempunyai  struktur  mikro  yang berbeda.  Dengan  melalui  diagram  fasa,  kita bisa mengetahui struktur mikronya dan dapat mengetahui  fasa  yang  akan  diperoleh  pada temperatur dan komposisi tertentu.

## Analisa struktur mikro/uji metalografi
Metalografi  adalah  metode  untuk  mencari tahu  struktur  logam  dengan  menggunakan mikroskop  optik.  Dan  struktur  yang  terlihat pada  mikroskop  itu  disebut  mikrostruktur. Pengamatan  dilakukan  pada  spesimen  yang telah diproses sehingga dapat diamati dengan pembesaran tertentu.
Adapun  proses  pengujian  metalografi/uji struktur mikro adalah Mempersiapkan spesimen  yang  sudah  diproses  pemesinan. Kemudian Gosoklah  specimen  sampai  halus dan  mengkilap  menggunakan  kertas  gosok sesuai grade tertinggi – terendah 300 – 5000 . Gosok  specimen  dengan  kain  bludruh. Oleskan  sedikit  autosol.  Lalu  persiapkan etsa.  Etsa  yang  digunakan  adalah Aquades (45ml),  Hcl  (1,5ml)    HNO 3 (25ml)  dan  Hf (1ml).  Kemudian Lakukan  pengetsaan. Celupkan  permukaan  spesimen  selama  8 sampai  16  detik.  Keringkanlah  specimen. Kemudian Amati  struktur  mikro  dengan menggunakan mikroskop optic . Analisa hasil struktur  mikro  tersebut  sesuai  variasi temperature cetakan dan temperature penuangan.
Pembekuan logam Proses  logam  cair  akan  dimulai  dari bagian  yang  bersentuhan  dengan  dinding cetakan.  Ketika  panas  logam  cair  diambil oleh cetakan, bagian logam yang bersentuhan dengan cetakan akan mendingin sampai titik beku.  ketika  proses  pembekuan,  inti-inti Kristal  tumbuh.  Bagian  dalam  coran  akan mendingin lebih lambat daripada bagian luar sehingga  kristal  akan  tumbuh  dari  inti  asal, mengarah  kebagian  dalam  coran  dan  butir kristal  tersebut  memanjang  seperti  kolom  . Struktur  akan  muncul  dengan  jelas  jika gradien  temperatur  besar  terjadi  pada permukaan coran besar. D e n g a n perbedaan  kecepatan  pembekuan,  terbentuk arah    pembekuan    yang  kemudian  disebut dendritik.
Pada permukaan logam hasil pengecoran yang halus merupakan salah satu efek logam yang memiliki daerah beku yang sempit, dan permukaan logam hasil pengecoran  kasar  adalah  efek  logam  yang memiliki  daerah  beku  yang  lebar.  Cetakan logam menghasilkan hasil coran permukaan  lebih    halus    daripada  cetakan pasir. Aluminium murni akan membeku pada temperatur tetap, tapi panas pembekuan yang dibebaskan  saat  waktu  membeku  begitu besar  sehingga  permukaan  bagian  dalam akan  menjadi  kasar  jika  dicor  pada  cetakan pasir,  sedangkan  baja  karbon  kadar    rendah memiliki daerah beku yang sempit.
Ukuran  butir  saat  proses  pembekuan paduan  alumunium  tuang  dapat  dipengaruhi oleh  beberapa  faktor  yaitu  kecepatan pendinginan dengan proses pengecoran tanpa penambahan  penghalus  butir  dan modifier. Pada  tiap  butir  terdapat  kumpulan dendrite alumunium yang mana berasal dari inti yang sama. Dendrite dalam  inti  yang  sama  akan mempunyai  arah  orientasi  kristalografi  yang sama pula dan batas butir akan terbentuk bila ada  sekumpulan dendrite dengan  orientasi kristalografi yang berbeda bertemu.
Paduan  Al  secara  normal  memiliki struktur  butir  yang  kasar,  yaitu  butir  kristal columnar dan equiaxed selama  proses pembukuan. Paduan yang mempunyai kelarutan  tinggi  dalam  alumunium  (Cu,  Mg,
Zn ) akan membentuk fasa padat  halus, yaitu butir  dengan  struktur equiaxed berukuran kecil,  jika  dibandingkan  paduan  yang mempunyai  kelarutan  kurang  sperti  Si.  Jadi pada  paduan  alumunium  Al-Cu  (A2xx.x) akan  lebih  mudah  membentuk  butir  lebih halus dari pada alumunium yang mengandung Si dalam jumlah banyak.

## METODOLOGI PENELITIAN
Alat dan bahan Dalam  penelitian  ini  bahan  yang  digunakan adalah  aluminium  seri  2xxx  dan  tembaga (Cu)  .  Komposisi  campuran  paduan  Al-Cu hypoeutektic  25  %  Cu  pada  proses pengecoran.  Komposisi  Al-Cu    paduan  500 gram  dengan  tembaga  (Cu)  25%.dari perhitungan cetakan diperoleh :
 Aluminium murni : 375 gram x 9 kali pengecoran= 3,375 kg
 Tembaga (Cu)        : 125  gram x 9
kali pengecoran = 1,125 kg
Dengan  total  spesimen  (setelah  proses pemesinan) 27 spesimen.Alat yang digunakan adalah:
1. cetakan  logam.  Digunakan  untuk tempat menuangkan logam cair.
2. Tungku.  Digunakan  untuk  tempat meleburkan alumunium.
3. Kowi. Tempat untuk mencampur dan menuangkan coran kedalam cetakan.
4. Pengaduk. Digunakan untuk
mengaduk bahan di dalam tungku. 5. Thermometer infrared. Untuk mengukur  temperature  penuangan dan  cetakan  sesuai  variasi  yang ditentukan.
6. Stopwatch. Digunakan untuk
menghitung waktu. Proses pengecoran
Adapun  proses  dari  pengecorannya  adalah sebagai berikut :
1. Persiapkan alat dan bahan
2. Panaskan tungku peleburan
3. Masukkan semua alumunium kedalam tungku peleburan
4. Panaskan  kembali  tungku  sampai temperature  600°C  ,  650°C  ,700°C
(sesuai  variasi  Suhu  Hypoeutektic Al-Cu)
5. Memasukan  Cu  sesuai  variasi  25  % dari  500  =  125  gram  Cu  tiap  variasi temperature  penuangan  .kemudian aduk dengan pengaduk.
6. Siapkan cetakan  yang sudah dipanasi sesuai  variasi  temperature  cetakan. Yaitu  temperature  kamar,  100 0 C  dan 200 0 C.
7. Ambillah  logam  cair  dari  tungku peleburan dengan menggunakan cawang tuang.
8. Tuanglah logam cair kedalam cetakan
9. Bongkar  cetakan  dan  ambil  hasil pengecoran.

## Gambar 1. Kodefikasi spesimen
Proses pengujian metalografi
1. Siapkan  spesimen  dengan  kodefikasi A’ , B , A’’
2. Gosoklah  spesimen  menggunakan kertas  gosok  dengan  urutan  tingkat teritinggi sampai terendah 300-5000
3. Jika  sudah  kelihatan  mengkilap  dan serat dari Alumunium tidak terlihat,gosoklah  spesimen  dengan kain bludruh .
4. Kemudian  oleskan  Autosol  agar permukaan yang mau diuji (
Pemolesan )mengkilap.
5. Lalu Persiapkan Etsa dengan menakar  dan  menuangkan  pada cawan.  Etsa  yang  digunakan  adalah Aquades  (45ml),  Hcl  (1,5ml  HNO 3 )
(25ml), dan Hf (1ml)
6. Kemudian lakukan peng-etsaan
dengan mencelupkan permukaan spesimen  yang  telah  digosok  dan
Kodefikasi A’
Kodefikasi  A” Kodefikasi B
dipoles  selama  8-16  detik  .  lalu Keringkan spesimen
7. Amatilah  stuktur  mikro  dengan menggunakan mikroskop optik.
8. Analisalah  hasil  foto  struktur  mikro sesuai variasi temperatur cetakan dan temperatur penuangan.
Gambar 2. cairan etsa
Gambar 3. specimen yang akan di etsa.
Hasil dan pengamatan

## Gambar 4. Proses pengamatan
Pengaruh  variasi  temperature  penuangan terhadap struktur mikro
(a) (b)
(c ) Gambar  5.  (a).  Temperatur  penuangan 600 o C  kodefikasi  A’  temperatur  cetakan suhu  kamar.  (b).  Temperatur  penuangan 650 o C  kodefikasi  A’  temperatur  cetakan suhu  kamar.  (c).  Temperatur  penuangan 700 o C  kodefikasi  A’  temperatur  cetakan suhu kamar.
Keterangan  :  Pada  temperatur  penuangan 600 o C  sampai  700 o C  kodefikasi  A’ temperatur  cetakan  suhu  kamar  sama  – sama  mulai  terbentuknya  dendrit.  Jarak antara  Struktur  satu  dengan  yang  lain renggang, dikarenakan faktor laju pendinginan yang cepat.
(c )
Gambar 6. (a) Temperatur penuangan 600 0 C kodefikasi B temperatur cetakan suhu kamar. (b) Temperatur penuangan 650 o C kodefikasi B temperatur cetakan suhu kamar. (c). Temperatur penuangan 700 o C kodefikasi B temperatur cetakan suhu kamar.
Keterangan  :  Pada  temperatur  penuangan 600 o C,  650 o C  dan  700 o C  kodefikasi  B temperatur  cetakan  suhu  kamar  sama  – sama  sudah  terbentuk  dendrit.  Bentuk strukturnya memanjang. Jarak antar struktur  lebih  rapat  dikarenakan  laju pendinginan  yang  lambat.  Bedanya  pada temperatur  penuangan  700 o C  strukturnya terlihat lebih jelas.
(a) (b)
(c )
Gambar  7.  (a)  Temperatur  penuangan 600 0 C  kodefikasi  A”  temperatur  cetakan suhu  kamar.  (b)  Temperatur  penuangan 650 o C  kodefikasi  A”  temperatur  cetakan suhu  kamar.  (c).  Temperatur  penuangan
700 o C  kodefikasi  A”  temperatur  cetakan suhu kamar.
Keterangan  : Pada  temperatur  penuangan
600 o C sampai 700 o C kodefikasi A temperatur  cetakan  suhu  kamar  sama  – sama  mulai  terbentuknya  dendrit.  Jarak antara  Struktur  satu  dengan  yang  lain renggang, dikarenakan faktor laju pendinginan yang cepat.
Pengaruh  variasi  temperature  cetakan terhadap struktur mikro.
(a) (b)

## (c )
Gambar  8.  (a)  Temperatur  cetakan  Suhu kamar kodefikasi A’ temperatur penuangan 600 0 C.  (b)  Temperatur  cetakan  100 o C
kodefikasi A’ temperatur penuangan
600 o C.  (c).  Temperatur  cetakan  200 o C
kodefikasi A’ temperatur penuangan 600 o C
Keterangan : Pada temperatur cetakan suhu kamar kodefikasi A’ temperatur penuangan 600 o C merupakan awal mulai terbentuknya dendrit. Jarak antara Struktur satu dengan yang lain renggang, dikarenakan faktor laju pendinginan yang cepat. Pada temperatur cetakan 100 o C dan 200 o C juga sama – sama mulai terbentuk dendrit,
bedanya pada temperatur 200 o C strukturnya lebih rapat dan sedikit lebih jelas.
(a) (b)

## (c )
Gambar  9.  (a)  Temperatur  cetakan  Suhu kamar  kodefikasi  B  temperatur  penuangan 650 0 C.  (b)  Temperatur  cetakan  100 o C kodefikasi B’ temperatur penuangan 650 o C.  (c).  Temperatur  cetakan  200 o C kodefikasi B temperatur penuangan 650 o C.
Keterangan  :  Pada  temperatur  cetakan 200 o C  kodefikasi  B  temperatur  penuangan 650 o C  struktur  yang  terbentuk  terlihat lebih  jelas  dan  halus  dari  pada  struktur pada  temperatur  cetakan  suhu  kamar  dan 100 o C  dikarenakan  oleh  laju  pendinginan yang  lambat.  Jarak  antara  struktur  satu dengan yang lain terlihat lebih rapat.
(a) (b)
(c )
Gambar  10.  (a)  Temperatur  cetakan  Suhu kamar kodefikasi A” temperatur penuangan  700 0 C.  (b)  Temperatur  cetakan 100 o C kodefikasi A” temperatur penuangan 700 o C. (c). Temperatur cetakan 200 o C kodefikasi A” temperatur penuangan 700 o C. Keterangan : pada temperatur cetakan suhu kamar kodefikasi A” temperatur
penuangan  700 o C  sudah  mulai  terbentuk struktur  dendrit.  Bentuknya  kasar  dan bulat.  Sedangkan  pada  temperatur  cetakan 100 o C  dan  200 o C  struktur  yang  terbentuk hampir  sama.  Bedanya  pada  temperatur cetakan  200 o C  strukturnya  lebih  jelas  dan memanjang dikarenakan faktor laju pendinginan yang lambat.

## Kesimpulan
1. Semakin tinggi temperatur
penuangan  dan  temperatur  cetakan struktur yang terbentuk adalah columnar.
2. Semakin ke dalam laju pendinginan mulai  dari  dinding  cetakan  struktur mikronya akan perlahan berubah.
3. Struktur  Al-Cu  hypoeutektik  dan  Al- Cu  hypereutektik  bentuk  strukturnya tidak jauh berbeda, bedanya pada Al- Cu  hypoeutektik  bentuk  strukturnya cenderung columnar dan teratur.

## Saran
1. Alangkah  baiknya  pada  penelitian selanjutnya ditambah pengujian untuk  menunjang  hasil  analisa sehingga memperoleh data kekuatan  bahan  yang  akan  berguna di dunia industri.
2. Dalam penulisan ini penulis menyadari  bahwa  tidak  ada  ciptaan atau pekerjaan manusia yang sempurna  kecuali  ciptaan  Allah SWT.  Untuk  itu  penulis  dengan lapang  hati  menerima  kritik  dan saran yang sifatnya membangun.

## REFERENSI
Tata  Surdia,Kenji  Chijiwa.  1980. Teknik
Pengecoran Logam. Jakarta: Pradya
Paramita.
Ir.  Drs  Budiyanto Pengaruh  Temperatur
Penuangan  Paduan  Al  –  Si  (Seri  4032)
Terhadap Hasil Pengecoran Dosen
TeknikMesin,  Fakultas  Teknologi  Industri Institut  Teknologi  Nasional  Malang  tahun 2008.
Mohammad Tofa Wijaya, Zubaidi, Wijoyo
Pengaruh Variasi
Temperatur tuang terhadap  ketangguhan  impak  dan  struktur mikro pada pengecoran Aluminium Mahasiswa Teknik Mesin, Fakultas
Teknologi  Industri  Universitas  Surakarta tahun 2017.
Teguh  Raharjo,  Wayan  Sujana  Analisis Pengaruh Temperatur penuangan dan
Temperatur Cetakan terhadap Sifat Mekanis bahan  paduan  Al-Zn Jurusan  Teknik  Mesin,
Fakultas Teknologi
industry
Institut Teknologi Nasional Malang tahun 2010. Lukfawan Triajati Mekanisme Fading , Fakultas Teknik Universitas Indonesia tahun 2008.
https://hapli.wordpress.com/non_ferro/pedo man-peleburan-alal paduan/#comment-6662