## SIFAT MEKANIK KOMPOSIT ALUMINIUM ADC12-SiC-Mg MENGGUNAKAN
SEMI SOLID STIR CASTING DENGAN VARIASI PENAMBAHAN SiC DAN Mg
Eri Widianto a *, Agung Hadi b , Kardiman c , Rizal Hanifi d
(a,b,c,d) Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik, Universitas Singaperbangsa Karawang Jln. H.S. Ronggowaluyo Telukjambe Timur Karawang, Jawa Barat, Indonesia
*E-mail: eri.widianto@ft.unsika.ac.id

## Abstrak
Telah  dilakukan  penelitian  tentang  pengaruh  penambahan  SiC  dan  Mg  terhadap  sifat  mekanik komposit Aluminium ADC12. Komposit ADC12-SiC-Mg dibuat menggunakan metode semi solid stir casting dengan  memanfaatkan  matrik  aluminium  ADC12  bekas  sepatu  rem.  Karakterisasi  sifat mekanik  komposit  Aluminium  ADC12-SiC-Mg  berupa  kekerasan,  kekuatan  tarik  dan elongation (%EL), serta kekuatan  impak dengan 3 variasi sampel A0, A1 dan A2. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan SiC dan  Mg  meningkatkan kekerasan komposit  ADC12-SiC-Mg dari 86,1 HRB, 95,8 HRB sampai 105,6 HRB. Kekuatan tarik rata-rata diperoleh nilai tertinggi pada penambahan SiC 10 wt% dan Mg 5 wt% sebesar 120,7 MPa, dan elongation (%EL) maksimum sebesar 2,03. Kekuatan impak juga meningkat seiring dengan penambahan persentase SiC dan Mg.  Kekuatan  impak rata-rata diperoleh  harga  tertinggi  sebesar  1,26  Nm.  Komposit  Aluminium  ADC12-SiC-Mg  dari  limbah aluminium  sepatu  rem  ini  diharapkan  dapat  diaplikasikan  diberbagai  bidang  khususnya  dibidang otomotif.
Kata kunci: Aluminium ADC12, Silikon karbida (SiC), Magnesium (Mg), komposit, stir casting

## 1. PENDAHULUAN
Jumlah  produksi  kendaraan  bermotor  yang  terus meningkat  menghasilkan  limbah  yang  cukup  banyak.  Hal itu  dikarenakan  adanya  pergantian sparepart yang  bersifat  rutin,  dimana sparepart tersebut  berbahan  dasar alumunium  (Al).  Salah  satunya  adalah  limbah  aluminium  dari  sepatu  rem.  Limbah  alumunium  tersebut  dapat didaur ulang menjadi barang yang bernilai jual tinggi. Proses pemanfaatan daur ulang alumunium atau remelting memerlukan media peleburan. Pengecoran adalah suatu proses manufaktur yang menggunakan logam cair dan cetakan untuk menghasilkan parts dengan bentuk yang mendekati geometri akhir produk jadi. Logam dicairkan dalam  tungku  peleburan  kemudian  dituangkan  ke  dalam  rongga  cetakan  yang  serupa  dengan  bentuk  asli  dari produk cor yang akan dibuat [1].
Pemanfaatan alumunium bekas dengan cara daur ulang akan berpengaruh pada sifat fisik dan sifat mekanik alumunium  tersebut.  Pengaruh remelting terhadap  sifat  fisik  dan  mekanik  alumunium  dapat  menurunkan kekerasan.  Hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan  menunjukkan  penurunan  kekuatan  tarik  ( remelting I=149,0 MPa;  II=136 MPa dan III= 134,8 MPa) dan penurunan ketangguhan  impact ( remelting I= 1,70  Joule; II=1,33 Joule dan III=1,20 Joule) [2]. Untuk meningkatkan sifat mekanik alumunium salah satunya dengan penambahan Silicon Carbide (SiC) [3]. SiC dihasilkan dari pengolahan pasir kwarsa (SiO 2 ) dan batubara antrasit atau kokas minyak bumi (C) pada suhu 1800 o C – 2000 o C. Serbuk SiC ada yang berwarna hitam atau hijau tergantung dari bahan  bakunya.  Karena  kekerasan  yang  tinggi  serta  konduktivitas  termalnya  yang  baik,  SiC  biasaya dimanfaatkan  untuk  bahan  abrasif,  refraktori,  komponen  otomotif,  penerbangan,  dan  bidang  pertahanan  [4]. Selain  itu,  untuk  meningkatkan wettability campuran  Al  dan  SiC  perlu  ditambahkan  Magnesium  (Mg). Wettability didefinisikan sebagai kemampuan cairan untuk menyebar membasahi permukaan material padat. Mg merupakan  logam  alkali  tanah  dan  elemen  kedua  yang  terletak  di  baris  kedua  dari  tabel  periodik  dan  unsur kedelapan  yang  paling  berlimpah.  Salah  satu  keunggulan  Mg  dalam  paduan  logam  yaitu  kuat  dan  ringan.  Mg
sering  dipadukan  dengan  logam  lain  seperti  aluminium,  seng,  mangan,  silikon,  dan  tembaga  sebagai  suku cadang kendaraan bermotor, komponen pesawat dan rudal [5].
Beberapa  penelitian  yang  telah  dilakukan  menunjukkan  adanya  perubahan  sifat  fisik  dan  mekanik  pada campuran AlSiC dan AlSiC-Mg. Ozben, dkk melakukan penelitian tentang pengaruh partikel SiC dengan matrik AlSi 7 Mg 2 terhadap  sifat  mekanik  bahan.  Prosentase  SiC  yang  digunakan  adalah  5  %,  10%  dan  15%.  Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan persentase SiC dapat meningkatkan sifat mekanik seperti kekerasan dan ketangguhan. Kekuatan tarik  meningkat pada penambahan SiC sampai 10%, dan kemudian menurun pada 15% SiC [6]. Penelitian tentang pengaruh penambahan Mg pernah dilakukan oleh Lin, dkk terhadap komposit Al-SiC.  Penambahan  Mg  divariasikan  2,5  %,  4,2  %  dan  6,8%  berat.  Sementara  SiC  sebagai  partikel  penguat dipakai 10%. Disimpulkan bahwa distribusi SiC dengan wettability yang baik bisa dicapai dengan penambahan unsur Mg. Wettability terus meningkat seiring dengan peningkatan persentase Mg. Sementara itu kekuatan tarik juga meningkat seiring peningkatan persentase Mg. Kekuatan tarik tertinggi dicapai pada penambahan 6,8% Mg sebesar 344 MPa [7].
Ada beberapa teknik yang digunakan dalam pembuatan komposit matriks aluminium. Semi solid stir casting adalah  salah  satu  cara  terbaik  yang  bisa  dipakai  dan  cukup  sederhana  dibanding  proses  lainnya.  Salah  satu penelitian  tentang stir  casting dilakukan  oleh  Viswanatha,  dkk.  Matriks  A356  divariasikan  dengan  SiC  9% kekerasan  naik  dari  127  VHN  menjadi  144  VHN  [8]. Pada  penelitian  ini  dilakukan  pembuatan  komposit Aluminium  ADC12-SiC-Mg  dengan  menggunakan  matriks  aluminium  bekas  sepatu  rem.  Fokus  penelitian  ini yaitu  pengaruh  penambahan  SiC  dan  Mg  terhadap  sifat  mekanik  alumunium  ADC12  yang  diproduksi menggunakan  metode semi  solid  stir  casting .  Komposisi  SiC  yang  ditambahkan  sebesar  5  wt%  dan  10  wt%, sedangkan Mg yang ditambahkan hanya 1 wt% dan 2 wt%. Karakterisasi sifat mekanik komposit ADC12-SiC- Mg  berupa  kekerasan,  kekuatan  tarik  dan elongation (%EL)  serta  kekuatan  impak.  Komposit  aluminium ADC12-SiC-Mg  dari  penelitian  ini  diharapkan  mampu  diaplikasikan  diberbagai  bidang  khususnya  pada sparepart bidang otomotif.

## 2. MATERIAL DAN METODE PENELITIAN
Material  yang  digunakan  yaitu  Aluminium  ADC12  bekas  sepatu  rem  dari  PT.  XXX  dengan  komposisi sebagai berikut:
Tabel 1. Kandungan Kimia Aluminium ADC12 Unsur Al Si Fe Mn Mg Ni Zn Cu % 87,8 8,5 0,85 0,3 0,25 0,3 1 1
Pada  penelitian  ini  dilakukan  penambahan Silicon  Carbide (SiC)  dan  Magnesium  (Mg)  dengan  variasi komposisi massa seperti pada Tabel 2. berikut:
Tabel 2. Variasi penambahan SiC dan Mg Sampel Komposisi ADC 12 (gr) SiC (gr) Mg (gr) A0 ADC12 1000 0 0 A1 ADC12+SiC+Mg 940 50 10 A2 ADC12+SiC+Mg 880 100 20
Material  ADC12  dipotong-potong  berukuran  sekitar  3  cm.  Selanjutnya  dimasukkan  ke  dalam  tungku peleburan  casting  dan  dipanaskan  hingga  suhu  800 o C  untuk  mencapai  kondisi  cair  sempurna.  Sementara  itu, SiC juga dipanaskan hingga suhu 250 o C selama 20 menit, serta cetakan logam dipanaskan sampai suhu 300 o C dengan  kompor  gas.  SiC  yang  sudah  dipanaskan  kemudian  dimasukkan  ke  dalam  tungku  sedikit  demi  sedikit untuk dicampur dengan matriks cair dan Mg. Setelah itu, suhu diturunkan hingga suhu 590 o C untuk mencapai kondisi semi  solid .  Pengadukan  dengan stirrer dengan  kecepatan  500  rpm  dilakukan  selama  180  menit  agar terjadi  dispersi  yang  homogen  dan  permukaan  SiC  terbasahi  sempurna  oleh  matriks.  Selanjutnya,  suhu dinaikkan  sampai  suhu  penuangan  mencapai  750 o C  dan  penuangan  pada  cetakan  yang  sudah  dipanaskan terlebih  dahulu  hingga  300 o C.  Pendinginan  dilakukan  pada  suhu  ruang.  Setelah  hasil  pengecoran  mencapai suhu ruang dan memadat, kemudian dilepaskan dari cetakan dan dibentuk sesuai spesimen pengujian.
Karakterisasi  sifat  mekanik  berupa  kekerasan,  kekuatan  tarik  dan elongation ,  serta  kekuatan  impak.  Uji kekerasan  Rockwell  (HRB)  dengan  standart  ASTM  E18-11 berukuran  (2x2x2)  cm.  Pengujian  tarik  dengan standart  ASTM  E  8M  sedangkan  pengujian  impak  dilakukan  dengan  standar  ASTM  A370  dengan  jenis pengujian yang dilakukan adalah uji charpy.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Telah  dilakukan  penelitian  tentang  pengaruh  penambahan  SiC  dan  Mg  terhadap  sifat  mekanik  komposit Aluminium  ADC12-SiC-Mg  bekas  sepatu rem  menggunakan teknik semi solid stir casting. Karakterisasi sifat
mekanik  komposit  ADC12-SiC-Mg  berupa  uji  kekerasan,  uji  tarik  dan  uji  impak.  Sampel  yang  diuji  yaitu sampel A0 (ADC12), A1 (ADC12+SiC 5%+Mg 1%) dan A2 (ADC12+SiC 10%+Mg 2%).
3.1 Hasil pengujian kekerasan
Uji kekerasan dilakukan menggunakan alat uji Rockwell (HRB) berdasarkan standart ASTM E18-11 dengan beban  total  100  kgf. Gambar  1.(a) menunjukkan  nilai  kekerasan  material  ADC12  tanpa  penambahan  SiC (sampel  A0),  dengan  9  kali  penekanan  bernilai  antara  81  HRB  –  89  HRB. Gambar  1.(b) menunjukkan  nilai kekerasan  material  ADC12  dengan  penambahan  SiC  5%  dan  Mg  1%  (sampel  A1),  dengan  9  kali  penekanan bernilai  antara  92  HRB  –  99  HRB.  Sedangkan Gambar  1.(c) menunjukkan  nilai  kekerasan  material  ADC12 dengan penambahan SiC 10% dan Mg 2%, dengan 9 kali penekanan bernilai antara 101 HRB – 111 HRB.
Gambar 1. Nilai kekerasan komposit ADC12-SiC-Mg: (a) Sampel A0 , (b) Sampel A1 , (c) Sampel A2 , dan (d) Nilai kekerasan rata-rata
Penambahan  SiC  dan  Mg  pada  Aluminium  ADC12  dapat  meningkatkan  nilai  kekerasan  rata-rata  material seperti pada Gambar 1.(d). Dari gambar di atas dapat diambil kesimpulan bahwa penambahan persen SiC dan Mg  dapat  meningkatkan  nilai  kekerasan  spesimen  dari  86,1  HRB;  95,8  HRB  sampai  105,6  HRB.  Hal  itu dikarenakan sifat SiC yang berfungsi untuk menambahkan kekerasan campuran. Hasil pengujian tersebut sesuai dengan  penelitian  yang  telah  dilakukan  Meena,  dkk  tentang  kekerasan  komposit  A1-SiC  dengan  matriks  A1 6063 dengan penambahan partikel SiC sebanyak 5%, 10%, 15% dan 20%, kekerasan yang diperoleh meningkat masing-masing sebesar 65 HRB, 69 HRB, 72 HRB, dan 78 HRB [9].
90 88 86 84 82 80 Ke ke ra sa n (HR B) 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 Atas Tengah Bawah 100 98 96 94 92 90 Ke ke ra sa n (H R B) 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 Atas1 Tengah Bawah 112 110 108 106 104 102 100 98 Ke ke ra sa n (H R B) 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 Atas Tengah Bawah 110 100 90 80 70 60 Ke ke ra sa n (H R B) 86.1 95.8 105.6 A0 A1 A2 0 20 40 60 80 100 120 1 2 3 K e ke ra sa n ( H R B) % SiC atas tengah bawah 0 A2 A1 A0
(a) (b) (c) (d)

## 3.2 Hasil pengujian tarik
Uji tarik bertujuan untuk mendapatkan gambaran tentang sifat-sifat dan keadaan suatu logam.Pengujian tarik dilakukan di Laboratorium Balai Besar Bahan dan Barang Teknik (B4T) Bandung, dengan menggunakan mesin uji tarik 50 ton. Pengujian tarik menggunakan standard ASTM E-8 dengan dimensi (l x t) = 12,4 mm dan A = 62,5  mm 2 . Spesimen  yang disiapkan untuk  masing-masing  variasi  sebanyak 3 spesimen. Hasil pengujian tarik material komposit ADC12-SiC-Mg disajikan pada Tabel 3. berikut: Tabel 3. Hasil pengujian tarik komposit ADC12-SiC-Mg
Sampel Spesimen Max load (kgf) (MPa) (MPa) A0 I II III 500 480 510 78,4
75,5
80,4
78,1
A1 I II III 700 720 690 109,8 112,7 107,8
110,1
A2 I II III 765 790 780 119,9 123,8 118,3 120,7
Dari Tabel 3. dapat dilihat bahwa nilai kekuatan tarik meningkat dengan penambahan SiC dan Mg dari 78,1 MPa; 110,1 MPa sampau 120,7 MPa. Semakin banyak persentase SiC dan panambahan Mg dapat meningkatkan kekuatan  tarik  komposit  ADC12-SiC-Mg.  Hal  ini  disebabkan  karena  ikatan  campuran  lebih  merata  sehingga porositas semakin  sedikit.  Hasil pengujian  tarik  ini sesuai dengan penelitian  yang telah dilakukan  Lin  G, dkk. dimana  penambahan  Mg  divariasikan  2,5%,  4,2%  dan  6,8%  dan  SiC  sebagai  partikel  penguat  dipakai  10%. Disimpulkan  bahwa  distribusi  SiC  dengan wettability yang  baik  dicapai  dengan  penambahan  unsur  Mg. Wettability terus  meningkat  seiring  dengan  peningkatan  persentase  Mg.  Selain  itu,  kekuatan  tarik  juga meningkat seiring dengan peningkatan persentase Mg. Kekuatan tarik tertinggi dicapai pada penambahan 6,8% Mg sebesar 344 MPa [7].
Nilai  keuletan  (%EL)  juga  dapat  diketahui  melalui  pengujian  tarik. Elongation (%EL)  komposit  ADC12- SiC-Mg pada penelitian ini meningkat seiring dengan penambahan SiC dan Mg yaitu A0 = 1,19, A1 = 1,76 dan A2 = 2,03 seperti terlihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Nilai keuletan rata-rata (%EL) ADC12-SiC-Mg
Gambar 3. menunjukkan  bahwa % EL  mengalami kenaikan dengan rata  –  rata selisih 0,66 tiap campuran seiring  dengan  penambahan  SiC  dan  Mg.  Hasil  pengujian  ini  sesuai  dengan  penelitian  Martinez,  dkk  yang melakukan  penelitian  tentang  pengaruh  unsur  Mg  dalam  AMC  3%  dan  6%  Mg  digunakan  sebagai  unsur penambah dalam matriks. Disimpulkan bahwa pencampuran SiC dalam matriks yang dipengaruhi penambahan unsur Mg.

## 3.3 Hasil pengujian impak
Pengujian  impak  adalah  pengujian  dengan  memberikan  beban  yang  sangat  cepat  dan  bertujuan  untuk mengetahui  kekuatan  materal  terhadap  beban  kejut.  Pengujian  dilakukan  di  Laboratorium  Balai  Besar  Bahan dan Barang Teknik (B4T) Bandung, menggunakan standart ASTM A370.
Harga impak rata-rata komposit ADC12-SiC-Mg pada penelitian ini meningkat seiring dengan penambahan SiC dan Mg yaitu A0 = 0,90 Nm, A1 = 1,06 Nm dan A2 = 1,26 Nm, seperti terlihat pada Gambar 4. Hal itu dikarenakan  sifat  SiC  yang  berfungsi  untuk  menambahkan  kekerasan  campuran  dan  Mg  meningkatkan wettability campuran. Hasil penelitian diatas sesuai dengan penelitian yang dilakukan Ozben, dkk 2010 dimana dengan penambahan partikel SiC 5%, 10% dan 15% masing-masing menghasilkan ketangguhan impak 0,38 J; 0,42 J dan 0,58 J pada matriks AlSiMg [10].
2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 % E L 1.19 1.76 2.03 A0 A1 A2
Gambar 4. Harga impak rata-rata komposit ADC12-SiC-Mg
Pengujian masing-masing sampel sebanyak 3 spesimen, seperti ditunjukkan pada Tabel 4.
Tabel 4. Hasil pengujian impak komposit ADC12-SiC-Mg Sampel Spesimen Energi (Joule) Harga Impak (Nm) A0 I II III 450 450 450 0,90 0,85 0,96 A1 I II III 450 450 450 1,05 1,10 1,02 A2 I II III 450 450 450 1,25 1,30 1,23

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  dilakukan  dapat  disimpulkan  bahwa  penambahan  SiC  dan  Mg  pada aluminium  ADC12  bekas  sepatu  rem  dapat  meningkatkan  sifat  mekanik  komposit  ADC12-SiC-Mg.  Terlihat pada  nilai  kekerasan,  kekuatan  tarik,  keuletan (elongation) dan  harga  impak  meningkat  seiring  dengan penambahan komposisi SiC dan Mg.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  pihak  yang  telah  memberi  dukungan  dalam  penelitian, khususnya dosen Prodi Teknik Mesin Universitas Singaperbangsa Karawang.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] R. A. Alberty, F. Daniels, and N. M. Surdia, “Teknik pengecoran logam,” 1996.
[2] Budiyana, “Pengaruh Remelting Terhadap Ketangguhan Alumunium,” MEDIA Tek. , vol. 3, no. XXVI, pp. 51–56, 2004.
[3] N. Sharma and P. Sharma, “Production of AMC by stir casting – An Overview,” no. September, 2014.
[4] Hexoloy, “Silicon Carbide Technical Data, Saint Gobain Ceramic,” 2012.
[5] ASM  International, ASM  Handbook  Vol  21  Properties  and  Selection:  Nonferrous  Alloys  and  Special- Purpose Materials . 2001.
[6] T.  Ozben,  E.  Kilickap,  and  C.  Orhan,  “Investigation  of  mechanical  and  machinability  properties  of  SiC particle reinforced Al-MMC,” vol. 8, pp. 220–225, 2007.
[7] G.  Lin,  Z.  Hong-wei,  and  L.  I.  Hao-ze,  “Effects  of  Mg  content  on  microstructure  and  mechanical properties  of  SiC  p  /  Al-Mg  composites  fabricated  by  semi-solid  stirring  technique,” Trans.  Nonferrous Met. Soc. China , vol. 20, no. 10, pp. 1851–1855, 2010.
[8] B. M. Viswanatha, M. P. Kumar, P. G. Studies, and S. Basavarajappa, “Mechanical property evaluation of A356 / SICP / GR metal matrix composites,” no. December, 2013.
[9] K. L. Meena, A. Manna, and S. S. Banwait, “An Analysis of Mechanical Properties of the Developed Al / SiC- MMC ’ s,” vol. 1, no. 1, pp. 14–19, 2013.
[10] D. Zhang, K. Sugio, K. Sakai, H. Fukushima, and O. Yanagisawa, “Effect of Volume Fraction on the Flow Behavior  of  Al-SiC  Composites  Considering  the  Spatial  Distribution  of  Delaminated  Particles  Effect  of Volume  Fraction  on  the  Flow  Behavior  of  Al-SiC  Composites  Considering  the  Spatial  Distribution  of Delaminated Particles,” no. March 2008, 2014.
1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 K ek ua tan Im pa k ( J /mm 2 ) 0.90 1.06 1.26 A0 A1 A2