183
JMEMME, Vol. 4 (2) Des (2020) p-ISSN: 2549-6220e-ISSN: 2549-6239
JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING,
MANUFACTURES, MATERIALS AND ENERGY Doi: 10.31289/jmemme.v4i2.4070
Available online http://ojs.uma.ac.id/index.php/jmemme
Pengaruh Campuran Silikon Pada Aluminium Terhadap Kekerasan
dan Tingkat Keausannya
Effect of Silicone Alloys on Aluminum on Hardness and Wear Rates
Wispi Elbar, Khairuddin Tampubolon* Universitas Pembinaan Masyarakat Indonesia, Indonesia
*Corresponding author: [email protected]
Abstrak
Salah satu Faktor penentu kekerasan dan keausan Aluminium yaitu dengan menambahkan unsur Silikon.
Bahan campurannya harus diuji lagi dan disesuikan dengan kegunaannya. Sehubungan dengan hal
tersebut peneliti tertarik melakukan penelitian dengan tujuan untuk mengetahui tingkat kekerasan
aluminium setelah ditambah silikon dan untuk mengetahui tingkat keausan aluminium setelah ditambah
Silikon. Tempat penelitian dilaksanakan di Workshop Teknik Mesin Kampus 2 UPMI Medan dan
Laboratorium teknik mesin Growth Center LLDikti Wil 1 Sumut. Adapun objek penelitian ini adalah
material Aluminium 6061 dan Silikon. Penelitian ini menggunakan metode eksperimental, yaitu suatu
penelitian yang berusaha mencari pengaruh variabel tertentu terhadap variabel yang lain dalam kondisi
terkontrol secara total. Adapun hasil penelitian ini yaitu: 1. Pengaruh penambahan Silikon terhadap
tingkat kekerasan Aluminium yaitu semakin banyak penambahan unsur Silikon maka semakin tinggi
nilai kekerasannya. Hal itu dikarenakan jarak antar molekul – molekulnya semakin dekat yang dilihat
menggunakan mikroskop optic. Dari uji kekerasan (hardness) equotip dilihat hasil kekerasan yang paling
tinggi adalah pada bahan Al-Si 9,12 %. Dari hasil pengujian komposisi dapat dilihat bahwa kadar Silikon
pada Aluminium Sekrap adalah 0.053 % dan setelah penambahan unsur Silikon kadar Silikonnya
bertambah menjadi 3,76 % dan 9,12 %. Tetapi kekerasan dapat meningkat juga dikarenakan oleh
bertambahnya unsur Fe di dalam coran Aluminium sebagaimana diperlihatkan dari hasil uji komposisi
untuk 9,12 % Si terdapat 2,19 % Fe yang tentunya sangat tinggi untuk ukuran paduan Aluminium. 2.
Pengaruh penambahan Silikon terhadap tingkat keausan Aluminium yaitu semakin banyak penambahan
Silikon maka semakin rendah laju keausannya, yaitu pada Al-Si 9,12 % memilik laju keausan yang paling
rendah.
Kata Kunci: Aluminium, Silikon, Kekerasan, Keausan
Abstract
One of the determining factors for hardness and wear of aluminum is by adding silicon elements. The
mixture must be tested again and adjusted for its use. In this connection the researcher is interested in
conducting research with the aim of knowing the level of hardness of aluminum after adding silicon, to
determine the wear level of aluminum after adding silicon. The research site was carried out in the
Mechanical Engineering Workshop Campus 2 UPMI Medan and the Mechanical Engineering Laboratory of
LLDikti Wil 1 North Sumatra's Growth Center. The object of this research is Aluminum 6061 and Silicon
Material. This study uses an experimental method, which is a study that seeks to find the effect of certain
variables on other variables in totally controlled conditions. The results of this study are: 1. The effect of
adding silicon to the hardness level of aluminum, namely the more the addition of silicon elements, the
higher the hardness value. This is because the distance between the molecules is getting closer when seen
using an optical microscope. From the equotype hardness test, it can be seen that the highest hardness result
is 9,12% Al-Si material. From the results of the composition test, it can be seen that the silicon content in
aluminum scrap is 0.053% and after the addition of silicon element the silicon content increases to 3.76%
and 9,12%. But the hardness can also increase due to the increase in the element Fe in the aluminum
castings as shown from the results of the composition test for 9,12% Si there is 2.19% Fe which is of course
Tampubolon, K, Pengaruh campuran silikon pada aluminium terhadap …
184
very high for the size of the aluminum alloy. 2. The effect of adding Silicon on the wear rate of Aluminum,
namely the more the addition of Silicon, the lower the wear rate, namely 9.12% Al-Si has the lowest wear
rate.
Keywords: Aluminum, Silicone, Hardness, Wear
How to Cite: Tampubolon, K. 2020, Pengaruh campuran silikon pada aluminium terhadap kekerasan dan
tingkat keausannya, JMEMME (Journal of Mechanical Engineering, Manufactures, Materials and Energy),
4(2): 183-196
JMEMME, 4 (2) (2020): 183-196
185
PENDAHULUAN
Penggunaan bahan baku Aluminium sangat banyak dipergunakan dalam kehidupan
sehari-hari, baik untuk kebutuhan peralatan Rumah Tangga, Konstruksi Bangunan,
Peralatan Elektronik, Bahan Utama sarana Transportasi seperti Pesawat, Kereta Api,
Mobil, Kapal dan lain-lain [1]. Sehingga dari waktu ke waktu terus dilakukan, tingkat
kekerasan, keuletan dan sifat-sifat Aluminium lainnya agar dapat dipergunakan sesuai
dengan fungsinya [2].
Dari setiap hasil penelitian dan uji coba yang dilakukan pada Aluminium tetap saja
tidak bisa menemukan satu jenis campuran atau teknis pembentukan Aluminium yang
dapat digunakan pada semua kebutuhan [3]. Hal ini tentunya disebabkan adanya
penyesuaian kegunaan dan fungsi yang berbeda-beda. Dan ini adalah masalah yang terus
berkembang sesuai dengan terciptanya alat-alat baru yang menggunakan bahan baku
Aluminium [4].
Tujuan penelitian ini ialah untuk mengetahui tingkat kekerasan aluminium setelah
ditambah silikon; dan untuk mengetahui tingkat keausan aluminium setelah ditambah
silikon.
METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Workshop Teknik Mesin Kampus 2 UPMI Medan dan
Laboratorium teknik mesin Growth Center LLDikti Wil 1 Sumut. Penelitian dimulai
Januari 2020 sampai dengan Oktober 2020. Penelitian ini menggunakan metode
eksperimental, yaitu suatu penelitian yang berusaha mencari pengaruh variabel tertentu
terhadap variabel yang lain dalam kondisi terkontrol secara total [5]. Pada metode ini,
variabel – variabel dapat dikontrol sedemikian rupa, sehingga variabel luar yang mungkin
mempengaruhi dapat dihilangkan. Pengujian dilakukan langsung terhadap Aluminium
yaitu dengan pencampuran dengan silikon dan dilakukan pemotongan dengan beberapa
gaya potong. Adapun objek penelitian ini adalah material Aluminium 6061 yang diambil
dari aluminium skrap (Gambar 1.a) dan serbuk Silikon (Gambar 1.b).
(a) (b)
Gambar 1. Material penelitian: a. aluminium skrap, b. serbuk silicon
Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah mesin bubut, cetakan
aluminium, alat uji keausan, dan alat uji kekerasan (brinnel hardness tester). Mesin bubut
merupakan suatu mesin perkakas yang digunakan untuk memotong benda yang diputar
Tampubolon, K, Pengaruh campuran silikon pada aluminium terhadap …
186
(gambar 2.a). Cetakan Aluminium (Metal Mold) yang dibuat dari bahan baja atau besi
tuang (gambar 2.b). Aluminium yang biasa di cor dengan cetakan ini antara lain
aluminium, magnesium, dan paduan tembaga. Alat uji keausan yang digunakan adalah
alat uji keausan dengan standart ASTM G99-04 (Gambar 2.c). Alat ini digunakan untuk
mengetahui keausan dari suatu material. Dalam penelitian ini materialnya adalah Al dan
Al-si. Sebelum dilakukan pengujian keausan, spesimen harus dibentuk sesuai dengan
standart ASTM G99-04 tipe Pin on Disk. Alat uji kekerasan digunakan untuk menguji
kekerasan (hardness tester) dari material Aluminium-Silikon hasil pengecoran yang telah
melewati proses pemesinan (gambar 2.d). Tipe yang digunakan ialah jenis equotip 3 yang
terdapat di laboratorium teknik mesin Growth Center Kopertis wilayah I NAD Sumut.
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 2. Peralatan penelitian: a. mesin bubut, b. cetakan aluminium, d. alat uji keausan, d. alat uji
kekerasan
Prosedur pengujian antara lain: bahan yang akan dilebur adalah Alumininum yang
berasal dari tutup kaleng. Bahan penambah yaitu silikon yang dihaluskan dengan
menggunakan martil, setelah itu serbuk silikon disaring dengan menggunakan mesh teh.
Dapur krusibel dimasukkan kedalam tungku kemudian kayu yang sudah disiapkan
dimasukkan kedalam tungku peleburan. Dapur krusibel dipanaskan lebih kurang selama
10 menit, Aluminium sekrap yang sudah ditimbang massanya dimasukkan kedalam
krusibel. Jika suhu Aluminium mencapai 660 oC yang diukur dengan menggunakan
termokopel, maka silikon dimasukkan kedalam krusibel yang masssanya 3,76 % dari
massa total Aluminium sekrap ditambah dengan silikon. Setelah suhu sudah mencapai
720 oC, maka dilakukan penuangan pada cetakan Aluminium yang sudah dipersiapkan
dan begitu seterusnya pada sillikon 9,12 %.
JMEMME, 4 (2) (2020): 183-196
187
Pengujian keausan dilakukan untuk mengetahui laju keausan pada bahan
Aluminium Sekrap dan Al-Si. Prosedur pengujian antara lain: persiapan spesimen untuk
uji keausan, dimana spesimen dilakukan proses polishing dengan menggunakan kertas
pasir dengan variasi nomor 400, 500, 800, 1000, dan 1200. Kemudian dilakukan
pengujian keausan dengan menggunakan alat uji keausan ASTM G99-04 tipe pin on disk.
Spesimen diikatkan diatas disk yang berputar dengan putaran 120 rpm. Pengujian ini
dilakukan dengan waktu yang konstan, yaitu 30 detik. Kemudian diberikan pembebanan
dengan variasi beban sebesar 2,5 N, 5 N, 7,5 N, 10 N, dan 12,5 N.
Pengujian kekasaran dilakukan untuk mengetahui apakah permukaan spesimen
sudah memenuhi standart uji keausan pada ASTM G99-04. Prosedur pengujian antara
lain: persiapan spesimen untuk uji kekerasan, dimana spesimen dilakukan proses
polishing dengan menggunakan kertas pasir dengan variasi nomor 400, 500, 800, 1000,
dan 1200. Kemudian dilakukan pengujian kekerasan dibeberapa titik yang diidentasi
pada Aluminium Sekrap dan Al-Si 3,76 % dan Al-Si 9,12 %. Pengujian kekerasan terhadap
spesimen Aluminium coran menggunakan metode Equotip 3. Hal yang sama dilakukan
untuk bahan Aluminium Sekrap, Al-Si 3,7 6% dan Al-Si 9,12 %.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Penambahan Silikon
Dalam pengujian ini alat yang akan digunkan adalah Optical Emission Spectrometer.
Alat ini bekerja dengan menggunakan prinsip pantulan cahaya ke spesimen uji [6] [7].
Pantulan cahaya dari unsur akan langsung di-input kedalam computer dan akan
dihasilkan data komposisi seperti diperlihatkan pada pada table 1.
Tabel 1. Komposisi material Aluminium bekas kemasan minuman
Aluminium
unsur
Sekrap
%
Al + Si (3,76 %) Al + Si (9,12 %)
Unsur % Unsur %
Si
Fe
Cu
Mn
Mg
Zn
Ti
Cr
Ni
Pb
Sn
Al
0.053
0.405
0.154
0.38
2.421
0.251
0.015
0.005
0.005
0.002
0.01
96.314
Si
Fe
Cu
Mn
Mg
Zn
Ti
Cr
Ni
Pb
Sn
Al
3.76
1.52
0.184
0.362
1.83
0.204
0.016
0.019
0.026
0.01
0.029
92.04
Si
Fe
Cu
Mn
Mg
Zn
Ti
Cr
Ni
Pb
Sn
Al
9.12
2.19
0.169
0.377
1.84
0.294
0.014
0.046
0.005
0.002
0.01
85.9
Sumber : Hasil Uji di Laboratorium teknik mesin Growth Center LLDikti Wil 1 Sumut
Hasil pengujian spectrometer pada table di atas memperlihatkan bahwa Aluminium
kemasan minuman ini memiliki kandungan Aluminium 96,314 % pada bagian tutupnya
dan unsur alloy penambah utama yang terdapat pada panduan ini merupakan Mg
(Magnesium).
Tampubolon, K, Pengaruh campuran silikon pada aluminium terhadap …
188
Penambahan Si pada paduan Aluminium akan menurunkan titik cair Aluminium hal
ini terjadi hingga persentase Si mencapai 12.6%, jika kandungan Si melebihi 12.75 %
maka titik cair paduan Aluminium akan mengalami kenaikan. Diagram phasa biner
Aluminium Silikon memperlihatkan bahwa titik eutektik terletak pada 12.56 % Si dimana
cairan akan bertransformasi menjadi dua phasa baru yaitu α+β dengan titik cair 577 0C.
Dari diagram phasa biner Al-Si memperlihatkan phasa yang terbentuk terdiri dari, α, β
dan Liquid. Penambahan Silikon pada paduan Aluminium akan menurunkan koefesien
ekpansi thermal, meningkatkan ketahanan korosi dan wear resistance, dan memperbaiki
hasil coran dan proses pemesinan dari alloy ini [8] [9]. Pada saat Al-Si mengalami
pembekuan, primary Aluminium terbentuk dan tumbuh di dalam dendrit. Pada
temperatur kamar, alloy hypoeutektic terdiri dari phasa primary Alumunium yang halus
dan ulet. Keras dan rapuh pada phasa eutektic Silikon, hypereutektic alloy biasa nya tidak
halus, partikel primary Silikon sebagai suatu phasa eutektick Silikon [10].
Hasil Uji Keausan (Wear Test)
Dalam pengujian ini alat yang digunakan adalah alat uji keausan dengan standar
ASTM G99-04 tipe pin on disk dengan variasi pembebanan. Keausan yang terjadi pada
pengujian ini adalah Keausan Abrasif (Abrasive wear) [11]. Pengujian ini dilakukan untuk
mengetahui laju keausan pada bahan Aluminium Sekrap dan Al-Si. Bentuk spesimen uji
diperlihatkan pada gambar 3.
Spesiemen sebelum dilakukan pengujian keausan, mempunyai ukuran yang sama
dengan tebal (t1)= 6 mm dan diameter spesimen (d) + 70 mm dan Volume awal (Va) =
22.608 mm3. Pada pengujian keausan ini kecepatan putaran (n) = 120 rpm dan waktu (t)
= 30 s adalah konstan, tetapi beban (W) bervariasi yaitu 2,5 N, 5 N, 7,5 N 10 N dan 12,5
N.
(a) (b)
Gambar 3. Spesimen uji: a. sebelum pengujian, b. sesudah pengujian
Berdasarkan gambar 3, terdapat jejak pada spesimen uji. Jejak tersebut akibat
penekanan pin yang diberi beban pada saat pengujian sehingga pin tersebut bergesek
pada permukaan spesimen. Lebar jejak tersebut dapat diukur dengan menggunakan
Reflected Metallurgical Microscope dengan type Rax Vision No. 545491, MM10A.230V-
50Hz [12]. Lebar jejak Aluminium coran untuk Aluminium Sekrap pada uji keausan
dengan varias beban 2,5N, 5N, 7,5N 10N, 12,5N pada pembesaran 50x diperlihatkan pada
gambar 4.
JMEMME, 4 (2) (2020): 183-196
189
Gambar 4. lebar jejak Aluminium coran untuk Aluminium Sekrap (µm)
Salah satu faktor yang mempengaruhi keausan adalah beban. Maka dilakukan
pengujian variasi beban terhadap keausan. Pada pengujian Aluminium Sekrap dihasilkan
besar jejak keausan pada beban 2,5N sangat kecil, dan dengan penambahan beban
menjadi 5N, 7,5N, 10N dan 12,5N maka lebar jejak yang dihasilkan juga semakin besar.
Hal ini membuktikan bahwa penambahan beban berbanding lurus terhadap keausan.
Lebar jejak yang dihasilkan tidak sepenuhnya lurus, tetapi terdapat lekukan-lekukan pada
jejaknnya. Hal ini dikarenakan pengikisan abrasive pada Aluminium Sekrap tidak merata,
oleh karena adanya getaran pada pin akibat pembebanan.
Untuk kedalaman jejak bahan Aluminium Sekrap 3,76% dapat ditunjukan pada
gambar 4 dan data kendalaman jejak bahan Aluminium sekrap berdasarkan nilai rata –
rata dapat dilihat pada tabel 2.
Gambar 4. kedalaman jejak bahan ( b = kedalaman jejak, µm)
Tampubolon, K, Pengaruh campuran silikon pada aluminium terhadap …
190
Tabel 2 Lebar jejak dan kedalaman jejak bahan Aluminium Sekrap
NO W
N
t
s
n
Rpm Spesimen
A
�m
a
�m
b
�m
1 2,5 30 120 1
2
3
1
713.011
693.496
723.380
863.217
709.962
23.126
33.257
2 5 30 120 2
3
1
902.694
878.480
1030.977
881.464
39.835
3 7,5 30 120 2
3
1
1065.183
1096.610
1164.439
1064.257
47.793
4 10 30 120 2
3
1
1167.001
1170.197
1348.877
1167.212
52.796
5 12,5 30 120 2
3
1357.326
1338.191
1348.131
Lebar jejak bahan Al-Si 3,76% Si pada uji keausan dapat dilihat pada gambar 5.
(a) (b) (c)
(d) (e)
Gambar 5. Lebar jejak bahan Al-Si 3.76 % Si dengan variasi Beban: a. 2.5N, b. 5N, c. 7.5N, d. 10N, e. 12,5 N
Keterangan: a = Lebar Jejak (μm)
Pada gambar 5, besar jejak keausan Al-Si 3,76 % terlihat yang paling lebar adalah
pada beban 12,5N. Lebar jejak yang terjadi naik secara signifikan oleh karena adanya
penambahan beban. Hal ini membuktikan bahwa penambahan beban berbanding lurus
JMEMME, 4 (2) (2020): 183-196
191
terhadap keausan. Jejak yang dihasilkan juga tidak merata, hal itu dikarenakan oleh ada
nya getaran pada pin dan penambahan Silikon yang membuat material itu semakin keras.
Kedalaman jejak bahan Al-Si 3.76% dapat dilihat pada gambar 6. Data-data Lebar
jejak dan kedalaman jejak bahan Al-Si 3,76 dapat dilihat pada tabel 3. Visualisasi lebar
jejak bahan Al-Si 9,12 % pada uji keausan dengan variasi beban diperlihatkan pada
gambar 7.
Gambar 6. kedalaman jejak bahan
Tabel 3. Lebar jejak dan kedalaman jejak bahan Al-Si 3,76 %
NO W
N
t
s
n
Rpm Spesimen
A
�m
a
�m
b
�m
1 2,5 30 120 1
2
3
1
869.084
890.133
886.884
1045.507
882.0203
17.235
26.542
2 5 30 120 2
3
1
1050.110
1052.480
1167.116
1049.366
35.034
3 7,5 30 120 2
3
1
1196.054
1188.169
1257.384
1183.779
42.113
4 10 30 120 2
3
1
1256.133
1295.356
1508.556
1269.623
44.117
5 12,5 30 120 2
3
1498.389
1151.192
1506.146
Tampubolon, K, Pengaruh campuran silikon pada aluminium terhadap …
192
(a) (b) (c)
(d) (e)
Gambar 7. Lebar jejak bahan Al-Si 9,12 % pada uji keausan dengan variasi beban: a. 2.5, b. 5N, c. 7,5 N, d.
10N, e. 12,5N (Pembesaran 50 x)
Penambahan Silikon pada Aluminium coran berpengaruh terhadap lebar jejak
keausan. Pada gambar 8, aluminium coran 9,12 % dapat dilihat dari jejak keausan terus
meningkat dengan adanya penambahan beban, dan jejak yang paling lebar adalah pada
beban 12,5N. Hal ini membuktikan bahwa penambahan beban berbanding lurus terhadap
keausan. Jejek yang dihasilkan tidak merata, hal itu semakin keras sehingga pengikisan
abrasil pada material tidak merata. lebar jejak dan kedalamannya untuk Al-Si 9,12%
berdasarkan nilai rata-rata dapat dilihat pada tabel 4.
Gambar 8. Kedalaman jejak bahan Al-Si 9,12%
JMEMME, 4 (2) (2020): 183-196
193
Tabel 4. Lebar Jejak dan kedalaman jejak bahan Al-Si 9,12 %
NO W
N
t
s
n
Rpm Spesimen
A
�m
a
�m
b
�m
1 2,5 30 120 1
2
3
1
941.451
936.189
937.636
1098.035
938.425
15.172
2 5 30 120 2
3
1
1082.897
1104.610
1215.151
1215.151
1095.181 23.246
3 7,5 30 120 2
3
1
1215.795
1210.552
1398.685
1213.832 30.573
4 10 30 120 2
3
1
1383.565
1385.442
1591.520
1389.231 35.274
5 12,5 30 120 2
3
1588.820
1595.398
1591.912 38.278
Dari foto makro dengan pembesaran 50X pada tabel 1, table 2 dan table 3 dapat
dilihat lebar jejak dan kedalaman jejak keausan yang terjadi pada bahan Aluminium
Sekrap, Al-Si 3,76% dan Al-Si 9,12%. Lebar jejak tersebut digunakan untuk menghitung
panjang lintasan keausan pada hukum Atchard, sehingga didapatkan volume keausan
berdasakan eksperimen.
Berdasarkan hukum keausan Archard tentang hukum keausan (wear law) bahwa
untuk menentukan laju keausan terlebih dahulu dihitung oleh volume keausannya [13].
Dari hukum Archard dan perhitungan secara praktek, maka laju keausan variasi beban
untuk bahan Aluminium Sekrap, Al-Si 9,12% dapat dilihat pada tabel 4 tabel 5 dan tabel
6.
Tabel 4. Laju keausan dengan variasi pembebanan pada bahan Aluminium Sekrap
No W T N D1 k.10-4 ā L VT ΨT ΨP
N S Rpm Mm µm M mm3 mm3/s mm3/s
1 2,5 30 120 40 6,0 709,962 7,699 1,717 0,057 0,069
2 5 30 120 40 6,0 881,464 7,702 3,448 0,115 0,125
3 7,5 30 120 40 6,0 1064,257 7,736 5,196 0,173 0,182
4 10 30 120 40 6,0 1167,212 7,755 6,945 0,231 0,240
5 12,5 30 120 40 6,0 1348,131 7,789 8,720 0,290 0,308
Tabel 5. hasil laju keausan variasi beban bahan Al-Si 3,76% secara teori dan eksperimen
No W t n d1 k.10-4 ā L VT ΨT ΨP
N S Rpm Mm µm M mm3 mm3/s mm3/s
1 2,5 30 120 40 6,0 882,020 7,702 1,650 0,055 0,065
2 5 30 120 40 6,0 1049,366 7,733 3,314 0,110 0,119
3 7,5 30 120 40 6,0 1183,779 7,759 4,987 0,166 0,178
4 10 30 120 40 6,0 1269,623 7,775 6,664 0,222 0,230
5 12,5 30 120 40 6,0 1506,146 7,819 8,378 0,279 0,288
Tampubolon, K, Pengaruh campuran silikon pada aluminium terhadap …
194
Tabel 6. laju Keausan dengan variasi pembebanan pada bahan Al-Si 9,12%
No W T N D1 k.10-4
ā L VT ΨT ΨP
N S Rpm Mm µm M mm3 mm3/s mm3/s 1 2,5 30 120 40 6,0 986,497 7,712 1,483 0,049 0,061 2 5 30 120 40 6,0 1161,886 7,742 2,977 0,099 0,109 3 7,5 30 120 40 6,0 1329,062 7,764 4,479 0,149 0,160 4 10 30 120 40 6,0 1477,756 7,797 5,998 0,199 0,212 5 12,5 30 120 40 6,0 1643,187 7,835 7,835 0,251 0,265
Berdasarkan tabel 4 diketahui bahwa kenaikan laju keausan pada aluminum Sekrap
akan terus meningkat seiring dengan penambahan beban. Kenaikan laju keausan yang
paling besar terjadi pada beban 12,5 N yaitu sebesar 0,290 mm3/s secara teori dan secara
eksperiman sebesar 0,308 mm3/s. Berdasarkan tabel 5 diketahui bahwa kenaikan laju
keausan padd Al-Si 3,76 % akan terus meningkat seiring dengan penambahan beban.
Kenaikan laju keausan yang paling besar terjadi pada beban 12,5 N yaitu sebesar 0,279
mm3/s secara teori dan secara eksperimen sebesar 0,288 mm3/ s. Berdasarkan tabel 6
diketahui bahwa kenaikan laju keausan pada Al-Si 9,12 % akan terus meningkat seiring
dengan penambahan beban. Kenaikan laju keausan yang paling besar terjadi pada beban
12 N yaitu sebesar 0,251 mm3/s secara teori dan secara eksperimen sebesar 0,265
mm3/s.
Pada aluminium coran yang paling rendah laju keausannya adalah pada Al-Si 3,76
%. Aluminium coran yang paling rendah laju keausannya adalah pada Aa-Si 9,12 %. Hal
ini disebabkan penambahan unsur Silikon memepengaruhi sifat mekanik pada
Aluminium coran yaitu meningkatkan kekerasannya, sehingga pada pengujian keausan,
Aluminium Silikon dapat menahan gesekan yang diakibatkan oleh pembebanan.
Hasil Uji Kekerasan (Hardness Test)
Pengujian kekerasan bertujuan untuk menentukan kekerasan suatu material.
Pengujian ini dilakukan dibeberapa titik yang diindentasi setelah dilakukan penambahan
silikon terhadap material Aluminium bekas sisa kemasan minuman kaleng. Pengujian
kekerasan terhadap spesimen Aluminium Sekrap dan Al-Si menggunakan metode
Equotip. Hasil uji kekerasan diperlihatkan pada tabel 7.
Tabel 7. Hasil uji kekerasan Equotip pada spesimen Aluminium Sekrap
No Aluminium
Sekrap
(BHN)
Al-Si
(3,76%) (BHN)
Al-Si
(9,12%) (BHN)
1 68 72 80
2 66 69 74
3 64 66 79
4 67 70 75
5 70 73 82
Rata-rata 67 70 78
Dari data-data pada tabel 7 menunjukkan hasil uji kekerasan pada bahan Aluminium
sekrap dan Al-Si, serta nilai BHN rata-ratanya. Lenaikan nilai kekerasan pada tiap-tiap
penambahan Si, penambahan silikon meningkatkan kekerasan dari Aluminium coran
JMEMME, 4 (2) (2020): 183-196
195
tetapi tidak secara signifikan. Hal ini terlihat dari peningkatan kekerasan pada grafik dan
Penambahan silikon yang relatif tinggi akan meningkatkan ketahanan aus dari alloy Al-Si
juga kekerasan dari alloy tersebut [14]. Tetapi kekerasan dapat meningkat juga
dikarenakan oleh bertambahnya unsur Fe di dalam coran Aluminium sebagaimana
diperlihatkan dari hasil uji komposisi untuk 9,12 % Si terdapat 2,19 % Fe yang tentunya
sangat tinggi untuk ukuran paduan Aluminium.
Suatu fase dapat dibedakan dari fase lain dengan melihat keadaan fisiknya. Terdapat
tiga jenis fase, yaitu fase gas, cair dan padat. Bagian material dengan komposisi kimia yang
berbeda dikatakan sebagai fase yang berbeda. Struktur lattice juga membedakan satu fase
dengan fase lainnya. Sebagai contoh pada Aluminium yang memiliki sifat allotropi, setiap
bentuk allotropinya merupakan fase tersendiri, walaupun komposisi kimia dan keadaan
fisiknya sama.
Pada paduan dalam keadaan padat ada 3 kemungkinan macam fase, yaitu:
1. Aluminium murni
Pada kondisi equilibrium, suatu Aluminium murni akan mengalami perubahan fase
pada temperatur tertentu. Perubahan fase dari padat ke cair akan terjadi pada
temperatur tertentu (dinamakan titik cair) dan perubahan ini berlangsung pada
temperatur tetap hingga hingga seluruh perubahannya selesai.
2. Senyawa
Senyawa ialah gabungan dari beberapa unsur dengan perbandungan tetap. Senyawa
memiliki sifat dan struktur yang sama sekali berbeda dengan unsur-unsur
pembentuknya. Senyawa juga memiliki titik lebur ataupun titik beku tertentu yang
tetap. Ada 3 macam senyawa yang umumnya dijumpai, antara lain: Intermetallic
compound (Aluminium-Aluminium dengan sifat kimia berbeda mengikuti
kombinasi valensi kimia), interstitial compound (Aluminium-Aluminium transisi)
dan Electron compound (memiliki perbandingan komposisi kimia mendekati
perbandingan jumlah electron valensi dengan jumlah atom tertentu).
3. Solid solution (larutan padat)
Suatu larutan terdiri dari 2 bagian yaitu solute (terlarut) dan solvent (pelarut). Solute
merupakan bagian yang lebih sedikit, sedang solvent adalah bagian yang lebih
banyak.
KESIMPULAN
Dari hasil pengujian kekerasan, keausan dan foto mikro maka dapat diambil
kesimpulan bahwa pengaruh penambahan Silikon terhadap tingkat kekerasan
Aluminium yaitu semakin banyak penambahan unsur Silikon maka semakin tinggi nilai
kekerasannya. Hal itu dikarenakan jarak antar molekul–molekulnya semakin dekat yang
dilihat menggunakan mikroskop optic. Dari uji kekerasan (hardness) equotip dilihat hasil
kekerasan yang paling tinggi adalah pada bahan Al-Si 9,12 %. Dari hasil pengujian
komposisi dapat dilihat bahwa kadar Silikon pada Aluminium Sekrap adalah 0.053 % dan
setelah penambahan unsur Silikon kadar Silikonnya bertambah menjadi 3,76 % dan 9,12
%. Tetapi kekerasan dapat meningkat juga dikarenakan oleh bertambahnya unsur Fe di
Tampubolon, K, Pengaruh campuran silikon pada aluminium terhadap …
196
dalam coran Aluminium sebagaimana diperlihatkan dari hasil uji komposisi untuk 9,12 %
Si terdapat 2,19 % Fe yang tentunya sangat tinggi untuk ukuran paduan Aluminium.
Kedua, pengaruh penmbahan Silikon terhadap tingkat keausan Aluminium yaitu semakin
banyak penambahan Silikon maka semakin rendah laju keausannya, yaitu pada Al-Si 9,12
% memilik laju keausan yang paling rendah.
REFERENSI
[1] Daryanto and S. M, Teknik Fabrikasi Pengerjaan Aluminium, Jakarta: Balai Pustaka, 2018.
[2] S. A and G. K, Pengetahuan Bahan dalam Pengerjaan Aluminium, Jakarta: Ing Press, 2013.
[3] S. A, Pengetahuan Bahan Dalam Pengerjaan Aluminium, Jakarta: Balai Pustaka, 2017.
[4] G. S and J. P, Teknik Pembuatan Cetakan dan Inti, Jakarta: Erlangga, 2017.
[5] H. S, Teknologi Bahan Lanjutan, Jakarta: Balai Pustaka, 2016.
[6] Hamidi, Energi Terbarukan, Jakarta: Prenada Media Group, 2017.
[7] A. J. Zulfikar, "Numerical Analysis of Strength of Rear Brake Holder Flat on The Motor Cycle Due to
Impact Load," JMEMME (Journal Of Mechanical Engineering, Manufactures, Materials And Energy), vol.
2, no. 1, p. 1-6, 2018.
[8] A. J. Zulfikar, B. Umroh and M. Y. R. Siahaan, "Design and manufacture of skateboard from banana
stem," JMEMME (Journal of Mechanical Enggineering, Manufactures, Materials and Energy), vol. 3, no.
2, pp. 109-116, 2019.
[9] M. Y. R. Siahaan and D. Darianto, "KARAKTERISTIK KOEFISIEN SERAP SUARA MATERIAL CONCRETE
FOAM DICAMPUR SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS) DENGAN METODE IMPEDANCE
TUBE," JMEMME (JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING, MANUFACTURES, MATERIALS AND
ENERGY), vol. 4, no. 1, pp. 85-93, 2020.
[10] T. S and K. C, Teknik Pengecoran Aluminium, Jakarta: Balai Pustaka, 2013.
[11] A. J. Zulfikar, B. Umroh and M. Y. Siahaan, "Investigation of Mechanical Behavior of Polymeric Foam
Materials Reinforced by Oil Palm Empty Fruit Bunches (OPEFB) Fibers Due to Static and Dynamic
Loads," JMEMME (Journal of Mechanical Enggineering, Manufactures, Materials and Energy), vol. 3, no.
1, pp. 10-19, 2019.
[12] C. H. Che Haron, A. Ginting and J. H. Goh, "Wear of coated and uncoated carbides in turning tool steel,"
Journal of Materials Processing Technology, pp. 49-54, 2001.
[13] D. Darianto, B. Umroh, A. Amrinsyah and A. J. Zulfikar, "Numerical Simulation on Mechanical Strength
of a Wooden Golf Stick," JMEMME (Journal Of Mechanical Engineering, Manufactures, Materials And
Energy), vol. 2, no. 1, p. 13-19, 2018.
[14] G. S and J. P, Teknik Pemesinan Bubut, Jakarta: Balai Pustaka, 2017.
[15] A. J. Zulfikar, A. Sofyan and M. Y. R. Siahaan, "Numerical Simulation on The Onion Dryer Frame
Capacity of 5 kg/hour," JMEMME (Journal of Mechanical Enggineering, Manufactures, Materials and
Energy), vol. 2, no. 2, p. 86-92, 2018.
[16] H. Bouchelaghem, M. A. Yallese, A. Amirat and S. Belhadi, "Wear behaviour of CBN tool when turning
hardened AISI D3 steel," Mechanika, pp. 65-76, 2007.