## ANALISA KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO PADA KOMPOSIT ALUMUNIUM 6061 PADUAN PASIR BESI LOKAL DENGAN PERLAKUAN PANAS T6 VARIASI KOMPOSISI DAN HOLDING TIME

## Mastuki, Bramiana Malik Ibrahim , Zainurrozzaq Fadlurrohman
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya Jalan Semolowaru No. 45 Surabaya 60118, Telp. 031-5931800, Indonesia
email: mastuki@untag-sby.ac.id

## ABSTRAK
Pasir besi pemanfaatannya masih belum di optimalkan di Indonesia dan saat ini masih terbatas  penggunaannya.  Alumunium  seri  6061  merupakan  material  non  logam  dan mempunyai keunggulan yang relatif ringan. Penelitian yang dilakukan adalah perlakuan panas dalam  suatu  pengecoran  alumunium  paduan  pasir  besi  metode  squeeze  casting  variasi komposisi  4%  5%  6%  dan  pengaruh  dari  temperatur  aging  selama  1  jam,  2  jam  untuk mengetahui  analisa  pengaruh  variasi  temperature  aging  pada  alumunium  6061  paduan  pasir besi terhadap kekerasan dan struktur mikro setelah perlakuan panas T6. Dari hasil uji kekerasan Rockwell B ini menunjukkan bahwa alumunium 6061 paduan pasir besi komposisi variasi 6% dengan perlakuan panas T6 selama 2 jam memiliki nilai kekerasan  64,5 HRA, dan yang tidak diberi perlakuan panas Al 6% yang menjadikan komposisi tersebut lebih tinggi dari beberapa variasi. Untuk hasil pengujian strukturmikro ini menunjukkan bahwa alumunium 6061 paduan pasir besi lokal yang sudah diberi perlakuan panas dan quenching Al 4% cenderung lebih besar diameter rata-rata butir jika dibandingkan dengan komposisi yang nilai rata-ratanya lebih kecil. Nilai diameter rata-rata butiran alumunium 6061 paduan pasir besi lokal yang tertinggi berada di alumunium 6 % karena rata-rata butiran memiliki nilai yang tinggi.

## Kata kunci : Alumunium 6061,  Pasir besi, Kekerasan, Strukturmikro

## PENDAHULUAN
Pasir  besi  adalah  sumber  besi  yang pemanfaatannya  belum  di  optimalkan.  Di Indonesia  masih  terbatas  penggunaannya, setiap  tahun  kebutuhan  baja  di  dunia mengalami  peningkatan  yang  sangat  besar, beberapa tahun terakhir permintaan besi dan baja  dunia  semakin  tinggi.  Alumunium adalah bahan logam (non-ferro), alumunium ini  memiliki  keunggulan.  Alumunium dengan  ketahanan  korosi  dan  ringan dimanfaatkan untuk matriks dan bubuk besi digunakan  campuran  untuk  aluminium komposit  bersama  karakter  mekanik  yang baik  serta  mampu  bersaing  dengan  jenis komposit  yang  lainnya.  Penelitian  yang  di kerjakan  kali  ini  adalah  diskusi  tentang perlakuan  panas  pada  alumunium  paduan pasir  besi  dengan  proses  pengecoran kompresi  dengan  varian  komposisi  4%  5% 6%  dan  variasi  dalam  pengaruh  suhu penuaan  1  jam  dan  2  jam.  Yang  bertujuan untuk  menentukan perubahan mekanik  dari struktur  mikro  dan  kekerasan.  Pengecoran tekanan  adalah  kombinasi  dari  proses pengecoran yang dilakukan dengan penekanan tinggi.

## DASAR TEORI

## Definisi Komposit
Bahan yang terbentuk dari gabungan dua  bahan/lebih  sehingga  bahan  komposit. yang dihasilkan mempunyai sifat mekanikal dan.ciri-ciri  yang  tidak  sama  dari  bentuk bahan.  Komposit  memberi  pengetahuan yang luas dan beda, serta ikut perkembangan bahan.  Walaupun  definisi  ini  umum,  karna komposit  ini  meliputi  seluruh  bahan  dan plastik salah satunya diperkuat dengan serat logam alloy, seramik, polimer, plastik yang dikupas  dengan  paduan  duai  bahani  atau lebih  untuk  menghasilkan  bahan  baru.
Komposit  mempunyai  sifat  mekanik  yang lebih baik daripada logam.

## Pasir Besi
Pasir besi  merupakan  endapan pasir yang  mempunyai  kandungan  partikel  besi (magnet),  yang  berada  di  pantai,  gunung terbentuk sebab  sistem  penghancuran didalam waktu, air permukaan dan gelombang  batuan  asal  yang  mempunyai kandungan mineral besi layaknya magnetitis,  limenit,  oksida  besi.  Pasir  besi ini kebanyakan gelap atau abu-abu kehitaman.  Pasir  besi  terdiri  dari  magnetit, magnetit  titanifer,  limonit,  ilmenit  dan hematit.  Pasir  besi  biasanya    berasal  dari batuan  vulkanik  basal  atau  andesitic.  Pasir besi  secara  lazim  banyak  digunakan  di industri,  terhitung  bahan  baku  baja  dan bahan  magnetik  yang  mengambil  alih  bijih besi, tanaman keramik dan bahan tahan api dengan  mengambil  alih  silikat.  Mineral gampang dan mineral berat yang mempunyai  kandungan  zat  besi  disimpan didalam wujud pasir yang berasal dari pantai selatan  Jawa  dan  Bali,  pantai    Sulawesi, timur  Nusa  Tenggara,  Maluku  dan  Pantai Utara, Papua.

## Perlakuan Panas T6 (Heat Treatment)
Merupakan  proses  untuk  mengubah struktur  logam  yang  caranya  adalah memanaskan spesimen terhadap temperatur bersama  waktu  tertentu,  sesudah  itu didinginkan  terhadap  tempat  pendingin menggunakan  udara,  air,  air  garam  dan lainnya.  Dengan  terdapatnya  pendinginan dan pemanasann bersama laju spesifik, jadi spesimen  akan  menunjukkan  perbedaan strukturnya.  Perlakuan  panas  mempunyai efek terhadap karakteristik komposit layaknya  kekerasan  serta  ketahanan  aus yang sangat baik. Tahap sebelum saat proses perlakuan  panas  T6  yakni  spesimen  harus diberikan  kode    bersama  variasi  waktu
pengecoran  yakni  waktu  tuang  dan  durasi penekanan.
Beberapa proses perlakuan panas T6 :
1. Panaskan (solution treatment) spesimen uji aluminium 6061 paduan pasir besi terhadap temperature 200º C ditahan sepanjang 2 jam.
2. Melakukan pendinginan cepat (quenching)  bersama  air  sebagai tempat pendingin bersama air lantas dibiarkan  hingga  temperatur  kamar air  yang  sebagai  tempat  pendingin sampai temperature ruangan.
3. Selanjutnya  dipanaskan  kembali (aging)  hingga  temperature  200º  C sepanjang 1, 2 jam.
4. Kemudian didinginkan bersama gunakan  air  sampai  bersama  suhu ruangan.

## Squeeze Casting
Proses
dimana logam cair didinginkan  dengan  disertai  penempaan secara  langsung  pada  logam  cair  dengan beban.
Proses  pengecoran  menggunakan  metode Squeeze casting.
1. Menyiapkan  bahan  serta  alat  yang digunakan .
2. Menyalakan burner
untuk
memanaskan kowi peleburan.
3. Masukkan alumunium
6061
kedalam kowi peleburan hingga titik
leburnya yaitu 700 0 C.
4. Sesudah alumunium melebur, campurkan pasir besi kedalam kowi peleburan dan diaduk selama 5 menit supaya  menyatu  dengan  baik  antara aluminium paduan pasir besi.
5. Tunggu temperatur cairan cor tersebut  mencapai  700°  C,  lalu tuangkan  ke  dalam  cetakan  dengan
waktu  tuang  5  detik  dengan  beban 90 kg durasi penekanan 120 detik.

## Kekerasan Rockwell B
Pengujian kekerasan rockwell digunakan  untuk  menguji  material  dengan kekerasan medium. Skala B memiliki  nilai 0  –  100.  Kekerasan  dengan  skala  ini mempunyai  kelebihan  tersendiri  yaitu  : cepat  serta  tanpa  kesalahan  manusia,  bisa berbeda  dari  selisih  kekerasan  sedikit didalam  baja  iritasi  serta  titik  koin  kecil mereka,  supaya  area  yang  mempunyai perlakuan panas mampu diuji tidak mengakibatkan  kerusakan.  Tes  kekerasan dengan memfungsikan Rockwell ini memakai ASTM E 18-15.

## Strukturmikro
Struktur  mikro  adalah  gambar  yang berasal  dari  kumpulan  fase  yang  dicermati lewat  teknik  metalografi.  Struktur  mikro logam  mampu  dilihat  pakai  mikroskop. Mikroskop  yang  bisa  digunakan  adalah mikroskop optik dan mikroskop elektron.

## METODOLOGI PENELITIAN
Tahapan penelitian sudah
dicantumkan  pada  rangkaian  alur  ( flow chart ). Persiapan utama adalah menyiapkan alat dan bahan penelitian yakni Alumunium 6061  diperoleh  dari  toko  alumunium  di daerah  Sidoarjo,  Dalam  penelitian  ini diawali  dengan  melaksanakan  belajar literatur  dan  belajar  lapangan  setelah.itu menyiapkan  alat  dan  bahan,  yang  perlu disiapkan adalah pasir besi. Pasir besi yang masih  belum  halus  dipisahkan  dari  pasir yang tidak mengandung magnet dan kotoran lain yang masih tercampur dengan menggunakan  magnet,  pasir  besi  disaring dengan  di  ayak  menggunakan  saringan ukuran 100, 180 dan 200 mesh . Setelah itu pasir  besi  dicuci  menggunakan  aquadesh agar  bersih  dari  kotoran  dan  debu  yang masih  ada.  Setelah  proses  pembersihan selesai,  dilakukan  penimbangan  bahan dengan  komposisi  sebagai  berikut  Al  96% dan  pasir  besi  4%,  Al  95%  dan  pasir  besi 5%,  Al  94%  dan  pasir  besi  6%. Penimbangan  bahan  ini  berfungsi  untuk menambah variasi komposisi dalam pengujian nanti selanjutnya. Setelah
menimbang bahan campuran antara Alumunium  dan  Pasir  besi  dilanjutkan bersama  dengan  pencetakan  komposit memakai  metode squeeze  casting. Tahap yang  pertama  adalah  persiapan  alat  dan bahan  untuk  proses  pengecoran  terdiri  dari dapur  pelebur  (kowi),  timbangan  analitik, thermocouple , stopwatch , LPG ,  cetakan coran,  dan burner .  Bahan  komposit  yakni alumunium  paduan  pasir  besi,  kemudian tuangkan kedalam cetakan dengan temperature  cetakan  300 0 C,  temperatur tuang  700 0 C,  waktu  tuang  5  detik,  beban penekanan 90 kg dan durasi penekanan 120 detik.  Sesudah  beku  dan  padat  maka  hasil coran    siap  dilepaskan  dari  cetakan
kemudian didinginkan. Pada suhu ruang dan dilanjut  dengan  proses  pemesinan  untuk membuat  42  spesimen  uji  dari  masing- masing pengujian.
Setelah  membuat  spesimen  uji, selanjutnya dilakukan pengamatan strukturmikro dengan menggunakan mikroskop  optik  ASTM  E-0112  dan pengujian  kekerasan Rockwell B  dengan standar  ASTM  E-18-15  sebelum  dan sesudah perlakuan panas T6.

## DIAGRAM ALIR PENELITIAN

## Persiapan alat dan bahan
Persiapan  awal  adalah  proses  persiapan alat  dan  bahan  untuk    proses pemisahan pasir besi .
• Alat-alat yang digunakan pada proses pemisahan pasir besi
Alat yang digunakan dalam proses pengecoran metode squeeze casting. • Alat proses pengecoran dengan metode squeeze casting
Bahan  yang  dibutuhkan  dalam  proses pengecoran dengan metode squeeze casting.
• Bahan yang dibutuhkan untuk proses pengecoran metode squeeze casting
Alat dan bahan proses pemesinan membuat spesimen uji .
• Alat yang digunakan untuk pembuatan spesimen uji
Alat dan bahan proses perlakuan panas T6
• Alat yang dibutuhkan untuk proses perlakuan panas T6
• Menimbang bahan komposit
Proses  ini  adalah  penimbangan komposisi pada material agar mendapatkan takaran/ukuran yang sesuai dengan  kebutuhan  proses  pengecoran. Berikut langkah - langkahnya :
1. Menyiapkan timbangan dan bahan.
2. Presentase tiap bahan adalah sebagai berikut : - Alumunium 6061  : 96 % - Pasir besi : 4 %
- Alumunium 6061  : 95 % - Pasir besi : 5 %
- Alumunium 6061  : 94 % - Pasir besi : 6 % 3. Mengkalibrasi alat timbangan supaya  memperoleh  hasil  yang akurat.
4. Menimbang  tiap  jenis  bahan  yang ditentukan sesuai dengan komposisi.
5. Bungkus  dan  beri  tanda  pada  setiap bahan  yang  telah  ditimbang  agar tidak tertukar.
• Proses pengecoran komposit metode squeeze casting
Sesudah penimbangan komposisi. Berikut langkah-langkahnya :
1. Siapkan  alat  dan  bahan  yang dibutuhkan.
2. Nyalakan burner untuk memanaskan kowi. 3. Masukkan aluminium 6061 paduan pasir besi kedalam kowi peleburan sampai titik lebur 700 0 C. 4. Sebelum  dituang  ke  cetakan, biarkan temperatur cairan mencapai  suhu  700 0 C  setelah  itu tuangkan ke dalam cetakan dan beri beban    penekanan  90  kg  dengan durasi penekanan 120 detik.
• Proses pembuatan spesimen uji
Berikut langkah - langkahnya :
1. Siapkan  alat  dan  bahan  yang dibutuhkan.
2. Tentukan dimensi spesimen uji yang akan dibuat sesuai
standar.
3. Potong  hasil  coran/ast  coran sesuai  dimensi  (42  spesimen uji).
• Perlakuan panas T6
Sebelum  proses  perlakuan  panas T6,  spesimen  harus  diberi  kode  sesuai dengan variasi.
Berikut langkah-langkahnya :
1. Panaskan spesimen uji aluminium  6061  paduan  pasir besi  pada  temperature  200 0 C dan tahan selama 2 jam.
2. Dinginkan dengan cepat
( quenching )  menggunakan  air sebagai  media  pendingin  dan biarkan sampai mencapai suhu ruangan.
3. Lalu panaskan kembali ( aging ) sampai  temperatur  200 0 C selama 1 dan 2 jam.
4. Kemudian dinginkan lagi dengan  cepat    ( quenching ) menggunakan air sebagai
media  pendingin  dan  biarkan sampai mencapai suhu ruang.

## ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
• Data uji Kekerasan
Hasil pengujian Kekerasan Rockwell B dengan perlakuan panas.
Hasil pengujian kekerasan Rockwell B tanpa perlakuan panas.
Grafik Hasil pengujian Kekerasan Rockwell B Hasil  uji  kekerasan  ini  menunjukkan bahwa  Al 6.2 yang sudah diberi perlakuan panas dan quenching cenderung lebih keras dibandingkan dengan variasi yang lain. Nilai kekerasan  spesimen  yang  tidak  diberi perlakuan  panas  menunjukan  bahwa  AL  6 cenderung lebih keras dibandingkan dengan yang  lain.  Jika  melihat  berdasarkan  data nilai  rata  –  rata  dan  grafik  di  atas  bisa  di simpulkan bahwa Alumunium 6061 paduan pasir  besi  komposisi  variasi  6%  dengan perlakuan panas T6 selama 2 jam memiliki nilai  kekerasan    64,5  HRB,  dan  yang  tidak diberi  perlakuan  panas  Al  6  yang menjadikan  komposisi  tersebut  lebih  tinggi dari beberapa variasi.

## • Data uji Strukturmikro
Hasil gambar pengujian struktur mikro alumunium 6061 paduan pasir besi 4% dengan perlakuan   panas T6 selama 60 menit.
Hasil gambar pengujian struktur mikro alumunium 6061 paduan pasir besi 4% dengan perlakuan   panas T6 selama 120 menit.
Hasil gambar pengujian struktur mikro alumunium 6061 paduan pasir besi 4% tanpa perlakuan panas T6.
Hasil gambar pengujian struktur mikro alumunium 6061 paduan pasir besi 5% dengan perlakuan   panas T6 selama 60 menit.
Hasil gambar pengujian struktur mikro alumunium 6061 paduan pasir besi 5% dengan perlakuan   panas T6 selama 120 menit.
Hasil gambar pengujian struktur mikro alumunium 6061 paduan pasir besi 5% tanpa perlakuan panas T6.
Hasil gambar pengujian struktur mikro alumunium 6061 paduan pasir besi 6% dengan perlakuan   panas T6 selama 60 menit.
Hasil gambar pengujian struktur mikro alumunium 6061 paduan pasir besi 6% dengan perlakuan   panas T6 selama 120 menit.
Hasil gambar pengujian struktur mikro alumunium 6061 paduan pasir besi 6% tanpa perlakuan panas T6.
Hasil pengujian Strukturmikro tanpa perlakuan panas.

## Hasil pengujian Strukturmikro dengan perlakuan panas T6
Grafik hasil pengujian Strukturmikro.
Hasil  pengujian  Strukturmikro  ini menunjukkan  bahwa  Alumunium  6061 paduan Pasir besi lokal yang sudah diberi perlakuan  panas  dan  quenching  Al  4 cenderung  lebih  besar  diameter  rata-rata butir jika dibandingkan dengan komposisi  yang  nilai  rata-ratanya  lebih kecil.  Nilai  diameter  rata-rata  butiran Alumunium 6061 paduan Pasir besi lokal yang tertinggi berada di Alumunium 6 % karena  rata-rata  butiran  memiliki  nilai yang tinggi.

## KESIMPULAN
Hasil  yang  didapat  dari  analisa  dan pembahasan  data  hasil  uji  kekerasan  dan strukturmikro  mengenai  pengaruh  variasi komposisi  dan  holding  time  terhadap alumunium  6061  paduan  pasir  besi,  dapati disimpulkan bahwa :
1. Dari hasil uji kekerasan ini menunjukkan bahwa    Al  6.2  yang  sudah  diberi perlakuan  panas  quenching  cenderung lebih  keras  dibandingkan  dengan  variasi yang lain. Nilai kekerasan spesimen yang tidak diberi perlakuan panas menunjukan bahwa  AL  6.2  cenderung  lebih  keras dibandingkan  dengan  yang  lain.  Jika melihat berdasarkan data nilai rata – rata dan  grafik  di  atas  bisa  di  simpulkan bahwa  Alumunium  6061  paduan  pasir besi  komposisi  variasi  6%  dengan perlakuan  panas  T6  selama  2  jam memiliki nilai kekerasan  64,5 HRA, dan yang tidak diberi perlakuan panas Al 6% yang  menjadikan  komposisi  tersebut lebih tinggi dari beberapa variasi.
2. Hasil  dari  pengujian  Strukturmikro  ini menunjukkan  bahwa  Alumunium  6061 paduan Pasir besi lokal yang sudah diberi perlakuan  panas  dan  quenching  Al  4 cenderung  lebih  besar  diameter  rata-rata butir jika dibandingkan dengan komposisi  yang  nilai  rata-ratanya  lebih kecil.  Nilai  diameter  rata-rata  butiran Alumunium 6061 paduan Pasir besi lokal yang tertinggi berada di Alumunium 6 % karena  rata-rata  butiran  memiliki  nilai yang tinggi.

## SARAN
1. Perlu  adanya  penelitian  lebih  lanjut dengan menggunakan variasi komposisi, temperatur  dan  waktu  penahanan  yang berbeda  agar  mengetahui  hasil  yang paling baik.
2. Penelitian  ini  di  maksudkan  agar  bisa memahami  bahwa  Alumunium  6061 dengan paduan pasir besi lokal memiliki potensi  yang  lebih  untuk  di  lakukan penelitian lanjutan.
3. Perlu adanya penelitian tentang kandungan paduan yang terbentuk setiap variasi temperatur aging.

## REFERENSI
Kekerasan  dan  Strukturmikro  Alumunium Paduan-Abu  Dasar  Batu  bara  Setelah Proses  Perlakuan  Panas  T6  Fendi Hidayat, Harjo Seputro,ST.,MT.,2018
Analisa  Pengaruh  Variasi  Penambahan Bubuk  Besi  dan  Temperatur  Aging Pada  Alumunium  6061  Terhadap Strukturmikro dan  Kekerasan  Setelah Perlakuan Panas T6. Alfananda Hanif Akbar, Edi Santoso, ST.,MT2108
Taufikurrahman,  Nukman,  &  Yanis,  M. (2013).  Effect  of  The  Pressure  of  the
Squeeze Procession the Hardness and Micro Structure of Recycled Aluminium Materials . JOURNAL OF MECHANICAL
SCIENCE AND
ENGINEERING .
S.M. Bondan Respati, H. Purwanto, M. S.
Mauluddin.  Pengaruh  Tekanan  dan
Temperatur Cetakan Terhadap Struktur Mikro dan Kekerasan Hasil Pengecoran Pada Material Alumunium Daur Ulang.