pengaruh korosi lingkungan pantai pada paduan … · i pengaruh korosi lingkungan pantai pada...

i

PENGARUH KOROSI LINGKUNGAN PANTAI PADA

PADUAN AL 8,5%SI 2%CU

TUGAS AKHIR

Untuk memenuhi persyaratan

Mencapai derajat sarjana S-1

Disusun oleh :

Antonius Venosenatio Pamungkas

125214027

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2016

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

THE CORROSION OF AL 8,5%SI 2%CU

IN TROPICAL COASTAL ATMOSPHERES

FINAL PROJECT

As partial fulfillment of the requirement

to obtain the Sarjana Teknik Degree

By :

Antonius Venosenatio Pamungkas

125214027

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2016


iii


iv


v


vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama : Antonius Venosenatio Pamungkas

Nomor Mahasiswa : 125214027

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

PENGARUH KOROSI LINGKUNGAN PANTAI PADA

PADUAN AL 8,5%SI 2%CU

beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada

Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, me-ngalihkan dalam

bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara

terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis

tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap

mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 9 September 2016

Yang menyatakan

(Antonius Venosenatio Pamungkas )


vii

ABSTRAK

Bermula dari gagasan proyek pembangkit listrik 35000 megawatt, penulis

tergerak untuk meneliti material yang cocok untuk kincir angin. Salah satu alternatif

yang baik adalah Al-Si-Cu yang bersifat ramah lingkungan, ringan, dapat dibentuk,

ulet dan memiliki ketahanan korosi yang baik. Tujuan dari penelitian ini adalah

mengetahui pengaruh penambahan 8,5%Si dan 2%Cu serta pengaruh korosi

terhadap massa jenis, kekuatan tarik dan perubahan massa material Al -8,5%Si -

2%Cu.

Penelitian dimulai dengan proses pengecoran manual Al -8,5%Si -2%Cu

dan Al kondisi awal sebagai pembanding. Spesimen yang sudah dicor akan

mengalami proses machining untuk dibentuk menjadi spesimen pengujian kekuatan

tarik menurut standar ASTM A370. Spesimen memiliki panjang ukur (G) 25 mm

dan diameter ukur (d) 6,25 mm. Spesimen yang sudah dibentuk kemudian diberi

perlakuan korosi di pinggir Pantai Pelangi, Parangtritis, Bantul, Yogyakarta selama

4 bulan. Setiap 30 hari 3 spesimen akan diambil untuk diuji massa jenis, kekuatan

tarik, dan perubahan massa. Pengujian massa jenis, kekuatan tarik, dan perubahan

massa juga diberikan pada spesimen tanpa perlakuan korosi sebagai pembanding.

Proses pengujian dilakukan di Laboratorium Analisa Pusat, Fakultas Farmasi dan

Laboratorium Ilmu Logam, Fakultas Teknik USD.

Setelah masa pengujian berakhir didapatkan nilai massa jenis, kekuatan

tarik dan perubahan massa setelah perlakuan korosi. Berdasarkan hasil penelitian,

maka didapat kesimpulan sebagai berikut: pertama, pengaruh penambahan 8,5%Si

dan 2%Cu pada Al meningkatkan massa jenis menjadi 2715,65 gr/dm3 dan

kekuatan tarik sebesar 130,04 MPa. Kedua, Perlakuan korosi selama 4 bulan

menyebabkan penurunan cukup besar pada kekuatan tarik Al kondisi awal, tetapi

tidak memberikan pengaruh penurunan yang signifikan pada Al dengan

penambahan 8,5%Si dan 2%Cu. Ketiga, perlakuan korosi selama 4 bulan tidak

memberikan perubahan massa yang signifikan antara Al kondisi awal maupun Al

dengan penambahan 8,5%Si dan 2%Cu.

Kata kunci : korosi, kekuatan tarik, laju korosi, massa jenis.


viii

ABSTRACT

Starting from the idea of 35000 megawatt power plant project, the author moved to

examine the material suitable for windmills. One good alternative is the Al-Si-Cu

that is environmentally friendly, lightweight, formability, ductile and has good

corrosion resistance. The purpose of this study was to know the effect of adding

8.5% Si and 2% Cu as well as the effect of corrosion on the density, tensile strength

and mass change of material Al Si -2% -8.5% Cu.

Specimens have been casted will through the machining process, to be formed into

a specimen tensile strength testing according to ASTM A370 standard. The

specimen had gauge length (G) measuring 25 mm and diameter (d) of 6.25 mm.

Specimens have been formed then treated corrosion at the edge of Pelangi Beach,

Parangtritis, Bantul, Yogyakarta for 4 months. Every 30 days 3 specimens will be

taken to test the density, tensile strength, and the change in mass. Testing the

density, tensile strength, and the change in mass is also given to the specimen

without corrosion treatment as a comparison. The testing process is done in

Laboratory Analysis Centre, Faculty of Pharmacy and Materials Science

Laboratory, Faculty of Engineering USD.

After the testing period ends, obtained value of the density, tensile strength and

corrosion mass changes after treatment. Based on the research results, it could be

concluded as follows: first, the effect of adding 8.5% Si and 2% Cu in Al increases

the density becomes 2715.65 gr/dm3 and tensile strength of 130.04 MPa. Second,

corrosion treatment for 4 months led to decline substantially in the tensile strength

of Al precondition, but does not give effect a significant reduction in the Al with

the addition of 8.5% Si and 2% Cu. Third, corrosion treatment for 4 months did not

provide significant change in mass between Al baseline and Al with the addition of

8.5% Si and 2% Cu.

Keywords: corrosion, tensile strength, corrosion rate, density.


ix

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji Syukur penulis haturkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas

berkat rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Tugas Akhir ini

merupakan salah satu persyaratan untuk mencapai gelar Sarjana Teknik (S-1) pada

Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta.

Dalam menyusun tugas akhir ini berbagai hambatan dan kesulitan banyak

penulis temukan dan alami. Berbagai kesulitan dan hambatan itu dapat penulis lalui,

karena bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih

kepada:

1. Ir. PK. Purwadi, M.T., Ketua Prodi Teknik Mesin Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta.

2. Budi Setyahandana, S.T., M.T., Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

3. Semua dosen Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogykarta, yang

telah memberikan amta kuliah penunjang.

4. Laboran Lab.Ilmu Logam Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta yang telah membantu pengujian.

5. Agustinus Tri Laksono, Alfonsia Maria selaku orang tua penulis dan

Franciscus Advendo, Stella Maria selaku kakak kandung yang telah

membantu dengan dukungan moril dan masukan yang baik.


x

6. Arnold Ardhika C, Raditya Omegawan, Laurentius Derry selaku rekan-

rekan Tugas Akhir yang telah berbagi suka dan duka serta pendorong dalam

penyelesaian Tugas Akhir ini.

7. Agnes Dwi Purnama Sary yang selalu menghibur, mendukung dan

menemani disaat penyusunan Tugas Akhir.

8. Teman-teman Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma yang telah

memberi masukan dan dukungan bagi penulis.

Dalam penulisan Tugas Akhir ini penulis telah berusaha sebaik mungkin

menyelesaikan Tugas Akhir dengan mengikuti petunjuk dan cara penyelesaian yang

diberikan semua pihak. Meskipun demikian, penulis masih merasakan adanya

kekurangan-kekurangan dalam proses penyusunan. Tugas Akhir. Atas segala

kekurangan, penulis mengharapkan adanya kritik dan saran yang bersifat

membangun, agar nantinya tugas akhir ini dapat lebih sempurna lagi serta

bermanfaaat bagi rekan-rekan yang membacanya.

Penulis berharap ilmu pengetahuan serta semua pengajaran yang penulis

peroleh di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta ini bermanfaat bagi nusa dan

bangsa.

Yogyakarta, 2016

Penulis


xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ iv

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR .......................................... v

ABSTRAK ...................................................................................................... vi

ABSTRACT .................................................................................................... vii

UCAPAN TERIMA KASIH ......................................................................... viii

DAFTAR ISI ................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang .......................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ..................................................................................... 3

1.3 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 3

1.4 Pembatasan Masalah ................................................................................. 4

BAB II DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori ................................................................................................ 5

2.1.1 Aluminium ....................................................................................... 5

2.1.2 Sifat-Sifat Aluminium ..................................................................... 5

2.1.3 Paduan Aluminium .......................................................................... 7

2.1.4 Paduan Aluminium Utama .............................................................. 10

2.1.4.1 Paduan Al-Cu dan Al-Cu-Mg ......................................... 10


xii

2.1.4.2 Paduan Al-Mn ................................................................. 11

2.1.4.3 Paduan Al-Si ................................................................... 12

2.1.4.4 Paduan Al-Mg-Zn ........................................................... 14

2.1.4.5 Paduan Aluminum Cor.................................................... 15

2.1.4.6 Pengaruh Unsur Paduan dalam Aluminium ................... 16

2.1.4.7 Paduan Al-Si-Cu ............................................................. 18

2.1.5 Pengujian Tarik ............................................................................... 20

2.1.6 Korosi .............................................................................................. 23

2.1.6.1 Korosi Merata ................................................................. 24

2.1.6.2 Korosi Galvanis............................................................... 24

2.1.6.3 Korosi Celah ................................................................... 26

2.1.6.4 Korosi Sumuran .............................................................. 26

2.1.6.5 Pencegahan Korosi .......................................................... 26

2.2 Tinjauan Pustaka ....................................................................................... 28

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir ................................................................................................ 31

3.2 Bahan dan Alat Penelitian ........................................................................... 32

3.2.1 Bahan Penelitian .............................................................................. 32

3.2.2 Alat-alat Penelitian .......................................................................... 32

3.3 Proses Peleburan Logam dan Pengecoran ................................................... 33

3.3.1 Bahan Coran .................................................................................... 33

3.3.2 Alat-alat yang digunakan ................................................................. 35

3.3.3 Proses Persiapan Pengecoran Logam .............................................. 35

3.3.4 Proses Peleburan dan Pengecoran Logam ....................................... 36

3.3.5 Pembongkaran Hasil Coran ............................................................. 38

3.4 Pembuatan Spesimen ................................................................................... 39

3.5 Tahap Pengujian Spesimen ......................................................................... 41

3.5.1 Pengujian Massa Jenis ..................................................................... 41


xiii

3.5.2 Pengujian Tegangan Tarik ............................................................... 41

3.5.3 Pengujian Korosi ............................................................................. 43

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian ....................................................................................... 44

4.1.1 Data Penelitian Pengujian Massa Jenis ........................................... 45

4.1.2 Data Penelitian Pengujian Tegangan Tarik ..................................... 47

4.1.3 Data Penelitian Pengujian Korosi .................................................... 50

4.2 Pembahasan .............................................................................................. 55

4.2.1 Pembahasan Pengujian Massa Jenis ................................................ 55

4.2.2 Pembahasan Pengujian Tegangan Tarik terhadap Korosi ............... 56

4.2.3 Pembahasan Pengujian Korosi ........................................................ 58

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ............................................................................................... 62

5.2 Saran ......................................................................................................... 63


xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Sifat-sifat Fisik Aluminium ........................................................... 7

Tabel 2.2 Sifat-sifat Mekanik Aluminium .................................................... 7

Tabel 2.3 Klasifikasi Paduan Aluminium Cor .............................................. 8

Tabel 2.4 Komposisi dan Sifat Mekanik dari Paduan Aluminium Tempa ... 9

Tabel 2.5 Klasifikasi Perlakuan Bahan ......................................................... 10

Tabel 2.6 Sifat-sifat Mekanik Paduan Al-Cu-Mg ......................................... 11

Tabel 2.7 Sifat-sifat Mekanik Paduan Al-Mg2-Si ......................................... 14

Tabel 2.8 Sifat-sifat Mekanik Paduan 7075 .................................................. 15

Tabel 2.9 Sifat-sifat Mekanik Paduan Aluminium Cor ................................. 16

Tabel 2.10 Sifat Aluminium Paduan ............................................................... 19

Tabel 2.11 Laju korosi dari Baja, Tembaga, Zink, dan Aluminium dalam (g/m2)

di Viriato Stasiun Pesisir (Kuba) ................................................... 30

Tabel 4.1 Paduan Komposisi Aluminium ..................................................... 44

Tabel 4.2 Massa Jenis Al Kondisi Awal ....................................................... 45

Tabel 4.3 Massa jenis paduan Al -8,5%Si -2%Cu ........................................ 46

Tabel 4.4 Massa Jenis Al Kondisi Awal setelah mempergunakan

Perhitungan Standar Deviasi ......................................................... 47

Tabel 4.5 Massa jenis paduan Al -8,5%Si -2%Cu setelah

mempergunakan Perhitungan Standar Deviasi ............................. 47

Tabel 4.6 Tegangan Tarik Al Kondisi Awal ................................................. 49

Tabel 4.7 Tegangan Tarik paduan Al -8,5%Si -2%Cu.................................. 49

Tabel 4.8 Perubahan Massa Al Kondisi Awal .............................................. 50

Tabel 4.9 Perubahan Massa paduan Al -8,5%Si -2%Cu ............................... 51

Tabel 4.10 Perubahan Diameter Al Kondisi Awal .......................................... 52

Tabel 4.11 Perubahan Diameter paduan Al -8,5%Si -2%Cu .......................... 53

Tabel 4.12 Dimensi dan perhitungan Luas Penampang (A) spesimen 8

dan 10 dari Paduan. Al -8,5%Si -2%Cu ........................................ 54

Tabel 4.13 Perhitungan Laju Korosi Spesimen 8 dan 10 dari Paduan

Al -8,5%Si -2%Cu......................................................................... 54


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Fasa Al-Si .................................................................... 13

Gambar 2.2 Perbaikan Sifat-Sifat Mekanik oleh Modifikasi Paduan Al-Si ... 13

Gambar 2.3 Bentuk dan Dimensi Spesimen Uji Tarik ................................... 20

Gambar 2.4 Korosi Merata yang Menyerang Suatu Bangunan

Penyimpanan Minyak Setelah 2 Tahun dipergunakan ..................................... 24

Gambar 2.5 Mekanisme Korosi Kondisi Galvanis ......................................... 25

Gambar 2.6 Korosi Galvanis yang Menyerang Pipa Baja Karbon dan Pipa

Baja Stainless ................................................................................................... 25

Gambar 2.7 Mekanisme Kondisi Korosi Celah .............................................. 26

Gambar 2.8 Korosi Sumuran .......................................................................... 26

Gambar 2.9 Distribusi Tegangan Tarik pada Sudu Kincir ............................. 28

Gambar 2.10 Distribusi Tegangan Geser pada Sudu Kincir .......................... 29

Gambar 3.1 Diagram Alir ............................................................................... 31

Gambar 3.2 Mesin Uji Tarik .......................................................................... 32

Gambar 3.3 Neraca Digital ............................................................................. 33

Gambar 3.4 Gelas Ukur .................................................................................. 33

Gambar 3.5 Aluminium .................................................................................. 34

Gambar 3.6 Tembaga ..................................................................................... 34

Gambar 3.7 Batuan Silikon Metal .................................................................. 35

Gambar 3.8 Tabung Tangki Bertekanan......................................................... 36

Gambar 3.9 Burner ......................................................................................... 36

Gambar 3.10 Kunci Pas .................................................................................. 36

Gambar 3.11 Tungku dan Kowi ..................................................................... 37

Gambar 3.12 Stopwatch ................................................................................. 37

Gambar 3.13 Thermokoper ............................................................................ 38

Gambar 3.14 Tang Penjepit ............................................................................ 38


xvi

Gambar 3.15 Cetakan dan Coran yang sudah jadi.......................................... 39

Gambar 3.16 Palu ........................................................................................... 39

Gambar 3.17 Tabel Standar Tes Tegangan dengan Spesimen Bundar dan

Contoh Spesimen Ukuran Kecil yang Proposional sebagai Standar

Spesimen ........................................................................................................ 40

Gambar 3.18 Dimensi Spesimen .................................................................... 40

Gambar 4.1 Desain Spesimen Tegangan Tarik Al Murni dan Al

Paduan menurut ASTM A370 .......................................................................... 53

Gambar 4.2 Hubungan Tegangan Tarik dan Umur antara Al

kondisi awal dengan Al Paduan (Al -8,5%Si -2%Cu) ..................................... 56

Gambar 4.3 Perbaikan Hubungan Tegangan Tarik dan Umur antara

Al kondisi awal dengan Al Paduan (Al -8,5%Si -2%Cu) ................................ 57

Gambar 4.4 Hubungan Pertambahan Massa dan Umur antara Al

kondisi awal dengan Al Paduan (Al -8,5%Si -2%Cu) ..................................... 59

Gambar 4.5 Spesimen dengan nomor 15 pada Al Paduan (Al -

8,5%Si -2%Cu) setelah mengalami 4 bulan perlakuan korosi ......................... 60


xvii

DAFTAR LAMPIRAN

L 1. Desain Uji Tarik ........................................................................................ 66

L 2. Lampiran 2-6 Grafik Perbandingan Uji Tarik (beban dengan pertambahan

panjang) spesimen Al Kondisi Awal bulan 0-4 ............................................... 67-71

L 3. Lampiran 7-11 Grafik Perbandingan Uji Tarik (beban dengan pertambahan

panjang) spesimen Paduan Al-8,5%Si-2%Cu bulan 0-4.................................. 72-76

L 4. Spesimen diberi perlakuan korosi di pinggir pantai Pelangi, Parangtritis,

Daerah Istimewa Yogyakarta ........................................................................... 77


Daerah Istimewa Yogyakarta ........................................................................... 77

L 6. Spesimen yang sudah diberi perlakuan korosi, dibersihkan sebelum

ditimbang ......................................................................................................... 78


ditimbang ......................................................................................................... 78

L 8. Lembar Laporan Pengujian Spektro (a) .................................................... 79

L 9. Lembar Laporan Pengujian Spektro (b) .................................................... 80


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada masa pemerintahan Ir. Joko Widodo, Presiden Indonesia saat ini,

Indonesia memiliki program Pembangkit Listrik 35000 megawatt. Proyek

pembangunan pembangkit listrik ini merupakan salah satu program unggulan dari

Presiden Joko Widodo, melihat kebutuhan listrik hingga 2019 diprediksi meningkat

sekitar 8,7 persen per tahun. Rencananya pembangkit listrik ini akan didirikan di

seluruh pulau di Indonesia dan ditargetkan berlangsung selama 5 tahun. Terdapat

10 jenis pembangkit listrik yang akan dibangun, dan salah satunya adalah

pembangkit listrik tenaga angin. Sebagai salah satu alternatif tempat untuk

mendidirikan kincir angin tersebut berada di Kabupaten Bantul, Mega proyek kincir

angin direncanakan akan didirikan di sepanjang pesisir laut selatan Bantul.

Proyek Pembangkit Listrik Tenaga Angin (PLTA) akan dibangun di sepanjang

pesisir pantai Bantul, tepatnya dari Kecamatan Sanden hingga Srandakan. Di

Sanden lokasi pembangunan kincir angin ada di Dusun Ngepet, Desa Srigading

Sanden. Targetnya PLTA ini akan menghasilkan daya listrik sebesar 50 megawatt.

Proyek ini akan didirikan 20 kincir angin yang masing-masing akan berdiameter

100 meter.

Bermula dari gagasan kincir angin untuk PLTA, penulis tergerak untuk meneliti

bahan yang tepat sebagai material dasar kincir angin. Sebagian besar kincir angin

berbahan dasar kayu jati, namun sekarang sedang dikembangkan kincir angin blade

yang berbahan dasar logam. Sudu kincir angin yang berbahan dasar logam lebih

tahan akan tegangan tarik namun seringkali bermasalah dengan korosi.

Setelah penulis membaca dari sumber-sumber yang ada, penulis mengambil

kesimpulan bahwa Al dengan paduan Si dan Cu adalah salah satu alternatif sebagai

bahan kincir. Karena Al memiliki massa jenis yang tergolong ringan 2,7 kg/dm3,


2

dapat dibentuk, memiliki kekuatan tarik yang baik dan ketahanan terhadap korosi

yang baik.

Seperti yang sudah diketahui bahwa paduan Al – Cu memiliki kekerasan

dan kekuatan tarik yang baik, namun pada komposisi yang tidak pas akan

cenderung getas, resiko penyusutan besar dan mudah terjadi keretakan. Tapi semua

kekurangan itu dapat teratasi dengan di tambah dengan unsur Si. Karena Si

memiliki karakteristik permukaan yang baik, tanpa kegetasan panas, koefisien

pemuaian kecil dan memiliki ketahanan yang baik terhadap korosi. Maka paduan

Al – Si – Cu dapat menjadi alternatif bahan kincir yang baik karena massa jenis

yang rendah, mampu mengatasi beban tarik, koefisien pemuaian yang rendah, serta

memiliki ketahanan pada korosi.

Penelitian ini dilaksanakan secara berkelompok dan penulis mendapatkan

bagian pengujian 2% Cu, sedangkan anggota kelompok lain mendapatkan Al-

8,5%Si dengan ditambah fraksi massa Cu dengan variasi 4%, 6% dan 8%. Pada

paduan Al – Si – Cu, penulis menentukan fraksi Cu 2%, 4%, 6% dan 8%. Karena

dengan penambahan Cu dapat meningkatkan ketahanan beban tarik dan kekerasan.

Dalam penelitian ini, penulis tertarik untuk meningkatkan kadar Cu menjadi 6%

dan 8%. Pada paduan Al – Cu di sumber pustaka buku Pengetahuan Bahan Teknik,

Tata Surdia dan S. Saito, kadar Cu 4% sampai 5% paling sering digunakan sebagai

paduan coran, karena dapat meningkatkan tegangan tarik. Tetapi jika kadar

ditingkatkan lebih dari 5% akan menurunkan ketahanan korosi dari material

paduan, cenderung bersifat getas, dan mudah retak pada coran. Dengan adanya Si

dapat mengatasi paduan yang cenderung getas, mengurangi resiko penyusutan dan

mengatasi mudah retak coran. Maka penulis menambahkan fraksi 6% dan 8%.

Penulis juga memberikan variabel pembanding dengan fraksi 2%, 4% dan variabel

kontrol yaitu dengan Al-8,5%Si-0%Cu yang akan dikerjakan bersama kelompok.

Pengujian akan dilakukan selama 4 bulan untuk diletakan paduan di pinggir

pantai dan dilihat perubahan massa yang terkorosi, dengan umur paduan 0 – 4

bulan. Pada masing-masing umur paduan memiliki 3 buah spesimen. 3 buah

spesimen masing-masing akan di uji masa jenis dan uji tegangan tarik.


3

Diharapkan penulis dapat menemukan komposisi yang tepat sebagai bahan

kincir yang memiliki massa jenis yang rendah, memiliki ketahanan yang baik

terhadap beban tarik dan bahan dapat bertahan pada lingkungan pinggir pantai yang

bersifat korosif. Maka pengujian yang akan diujikan pada spesimen paduan Al – Si

– Cu ini adalah pengujian tarik dan pengujian ketahanan korosi.

1.2 Rumusan Masalah

Masalah yang akan dirumuskan dalam penelitian ini adalah :

1. Bagaimana pengaruh paduan Al dengan penambahan 8,5%Si -

2%Cu terhadap massa jenis dan kekuatan tarik?

2. Bagaimana pengaruh korosi terhadap kekuatan tarik paduan Al –

8,5%Si dengan penambahan 2% Cu setelah mengalami korosi

selama 1 sampai 4 bulan?

3. Bagaimana pengaruh korosi terhadap perubahan massa paduan Al –

8,5%Si dengan penambahan 2% Cu setelah mengalami korosi

selama 1 sampai 4 bulan?

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengetahui pengaruh paduan Al dengan penambahan 8,5%Si -2%

Cu terhadap massa jenis, kekuatan tarik.

2. Mengetahui pengaruh korosi terhadap kekuatan tarik Al kondisi

awal dan paduan Al – 8,5%Si dengan penambahan 2% Cu setelah

mengalami korosi selama 1 sampai 4 bulan.

3. Mengetahui pengaruh korosi terhadap perubahan massa Al kondisi

awal dan paduan Al – 8,5%Si dengan penambahan 2% Cu setelah

mengalami korosi selama 1 sampai 4 bulan.


4

1.4 Pembatasan Masalah

Batasan Masalah yang ada dalam penelitian ini adalah :

1. Paduan yang akan penulis teliti paduan Al – 8,5%Si -2%Cu

2. Setelah proses machining spesimen tidak mengalami proses

perlakuan panas (normalizing).

3. Pengujian yang akan diambil pada penelitian ini adalah massa jenis,

tegangan tarik dan perubahan massa.

4. Pengujian korosi akan dilakukan di pinggir Pantai Pelangi,

Parangtritis, Bantul, Daerah Istimewa Yogyakarta.


5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

2.1.1 Aluminium

Aluminium pertama kali ditemukan oleh Sir Humphrey Davy pada tahun

1809 sebagai suatu unsur. Pada tahun 1886 secara bersamaan oleh Paul Heroult

dan C. M. Hall, logam aluminium diperoleh dari alumina dengan cara

elektrolisa dan dikenal dengan proses Heroult Hall. Sampai sekarang masih

dipakai untuk memproduksi aluminium.

Aluminium memiliki ketahanan terhadap korosi yang baik dan hantaran

listrik yang baik dan sifat – sifat yang baik lainnya sebagai sifat logam.

Penambahan Cu, Mg, Si, Mn, Zn, Ni, dsb, secara satu persatu atau bersama-

sama, memberikan juga sifat-sifat baik lainnya seperti ketahanan korosi,

ketahanan aus, koefisien pemuaian rendah dsb. Material ini dipergunakan di

dalam bidang yang luas bukan saja untuk peralatan rumah tangga tapi juga

dipakai untuk keperluan material pesawat terbang, mobil, kapal laut,

konstruksi dsb.

2.1.2 Sifat-sifat Aluminium

Aluminium merupakan unsur kimia golongan IIIA dalam sistim periodik

unsur, dengan nomor atom 13 dan berat atom 26,98 gram per mol (sma).

Struktur kristal aluminium adalah struktur kristal FCC. Aluminium memiliki

karakteristik sebagai logam ringan dengan densitas 2,7 g/cm3 dan modulus

elastisitas 10 x 106 psi. Maka aluminium memiliki sifat keuletan yang tinggi

maka menyebabkan logam tersebut mudah dibentuk atau mempunyai sifat

mampu bentuk yang baik. Aluminium memiliki beberapa kekurangan yaitu

kekuatan dan kekerasan yang rendah bila dibandingkan dengan logam lain

seperti besi dan baja. Meskipun aluminium memiliki kekerasan ataupun


6

kekuatan tarik yang rendah, aluminium memiliki kekuatan spesifik yang sangat

baik.

Aluminium juga memiliki keunggulan sifat yaitu: tahan korosi, karena

aluminium merupakan kelompok logam non ferro memiliki kerapatan yang

tinggi maka semakin baik daya tahan korosinya. Meskipun aluminium adalah

logam aktif yang memiliki daya senyawa tinggi terhadap oksigen sehingga

mudah sekali mengoksidasi, aluminium memiliki lapisan tipis oksida yang

dapat mengendalikan laju korosi.

Aluminium memiliki sifat penghantar panas dan listrik yang baik, karena

aluminium memiliki daya hantar panas dan listrik yang tinggi sekitar 60% dari

daya hantar tembaga.

Tidak beracun. Maka seringkali kita dapat lihat produk-produk kaleng

makan dan minuman sebagai bahan pembungkus yang menggunakan

aluminium. Hal ini disebabkan karena reaksi kimia antara makanan dan

miniuman dengan aluminium tidak menghasilkan zat beracun dan

membahayakan manusia.

Sifat mampu bentuk (formability). Aluminium dapat dibentuk dengan

mudah. Aluminium juga mempunyai sifat mudah ditempa (machinability)

yang memungkinkan aluminium dibuat dalam bentuk plat atau lembaran tipis.

Titik lebur rendah (melting point). Titik lebur aluminium relative rendah

(660°C) sehingga sangat baik untuk proses penuangan dengan waktu peleburan

relative singkat dan biaya operasi akan lebih murah.


7

Tabel 2.1 Sifat-sifat Fisik Aluminium

Sifat-sifat Kemurnian Al (%))

99,996 >99,0

Masa jenis (20°C) 2,6989 2,71

Titik cair 660,2 653-657

Panas jenis (cal/g•̣°C)(100°C) 0,2226 0,2297

Hantaran listrik (%) 64,94 59 (dianil)

Tahanan listrik koefisien temperatur

(/°C) 0,00429 0,0115

Koefisien pemuaian (20-100°C) 23,86 x 10-6 23,5 x 10-6

Jenis kristal , konstanta kisi fcc, a = 4,013 kX fcc, a = 4,04

kX

(Sumber : Surdia , T., Saito, S. : Pengetahuan Bahan Teknik, 135)

Tabel 2.2 Sifat-sifat Mekanik Aluminium

Sifat-sifat

Kemurnian

99.996 >99.0

Dianil 75% dirol dingin Dianil H18

Kekuatan tarik (kg/mm2) 4.9 11.6 9.3 16.9

Kekuatan mulur (0.2%) (kg/mm2) 1.3 11.0 3.5 14.8

Perpanjangan (%) 48.8 5.5 35 5

Kekerasan Brinell 17 27 23 44


2.1.3 Paduan Aluminium

Aluminium memiliki sifat yang lunak dan mudah diregangkan, sehingga

mudah dibentuk dalam keadaan dingin dan panas. Karena sifat – sifat istimewa

dari aluminium yang tahan terhadap korosi, mudah dibentuk dan memiliki

massa jenis yang tergolong rendah. Banyak sekali barang di sekitar kita yang

terbuat dari aluminium. Maka banyak pula studi untuk mempelajari paduan

aluminium yang berfungsi untuk meningkatkan sifat mekanik aluminium.

Aluminium paduan merupakan penambahan unsur-unsur paduan yang

dapat meningkatkan sifat mekanik aluminium. Paduan aluminium

diklasifikasikan oleh beberapa negara dengan berbagai standar. Saat ini

klasifikasi yang sangat terkenal dan sempurna adalah standar Aluminium


8

Association di Amerika (AA) yang didasarkan atas standar terdahulu dari

Alcoa (Aluminium company of America). Paduan tempa dinyatakan dengan

satu atau dua angka “S” sedangkan paduan coran dinyatakan dengan tiga

angka. Standar AA menggunakan penandaaan dengan 4 angka sebagai berikut

: angka pertama menyatakan sistem paduan dengan unsur-unsur yang

ditambahkan yaitu : 1: Al murni, 2 : Al-Cu, 3 : Al-Mn, 4 : Al-Si, 5 : Al-Mg, 6

: Al-Mg-Si dan 7 : Al-Zn. Sebagai contoh AL-Cu dinyatakan dengan angka

2000. Angka pada tempat kedua menyatakan kemurnian dalam paduan yang

dimodifikasi dan Al murni sedangkan angka ketiga dan keempat dimaksudkan

untuk tanda Alcoa terdahulu kecuali S, sebagai contoh 3S sebagai 3003 dan

63S sebagai 6063. Al dengan kemurnian 99% atau di atasnya dengan keurnian

terbatas (2S) dinyatakan sebagai 1100.

Tabel 2.3 Klasifikasi Paduan Aluminium Cor



9

Tabel 2.4 Komposisi dan Sifat Mekanik dari Paduan Aluminium Tempa

Alloy and

Temper Composition

Typical

Tensile

Strength, psi

Typical

Yield

Strength,

psi

Typical

Elongation,

% in 2 inch

2S-O Commercially pure aluminium 13000 5000 35

2S-H Commercially pure aluminium 24000 21000 5

3S-O Al + 1,2% Mn 16000 6000 30

3S-H Al + 1,2% Mn 29000 25000 4

17S-T Al + 4,0% Cu + 0,5% Mn + 0,5% Mg 62000 40000 20

24S-T Al + 4,5% Cu + 0,6% Mn + 1,5% Mg 68000 46000 19

52S-O Al + 2,5% Mg + 0,25% Cr 29000 14000 25

52S-H Al + 2,5% Mg + 0,25% Cr 41000 36000 7

52S-W Al + 0,7% Si + 1,3% Mg + 0,25% Cr 33000 20000 22

52S-T Al + 0,7% Si + 1,3% Mg + 0,25% Cr 39000 33000 14

61S-W Al + 0,25% Cu + 0,6% Si + 1,0 Mg +

0,25% Cr 35000 21000 22

61S-T Al + 0,25% Cu + 0,6% Si + 1,0 Mg +

0,25% Cr 45000 39000 12

56S† Al + 5,25% Mg + 0,1% Mn + 0,1% Cr . . . . . . . . . . . .

Alcad‡ A duplex product made of a 3S core with a

coaing of 72S (Al + 1% Zn) on one or both

sides.

16000 6000 30

3S-O

Alcad‡ A duplex product made of a 3S core with a

coaing of 72S (Al + 1% Zn) on one or both

sides.

29000 25000 4

3S-H

Alcad ᵷ Duplex products with cores of the alloys

indicated (17S-T or 24S-T) and coatings on

one or both sides of aluminium

55000 32000 18

17S-T

Alcad ᵷ Duplex products with cores of the alloys

indicated (17S-T or 24S-T) and coatings on

one or both sides of aluminium

64000 43000 18

24S-T

(Sumber : Mears, R. B. : Corrosion Handbook, 135)


10

Tabel 2.5 Klasifikasi Perlakuan Bahan


2.1.4 Paduan Aluminium Utama

2.1.4.1 Paduan Al-Cu dan Al-Cu-Mg

Paduan Al-Cu yang paling sering diaplikasikan hanya berkisar sekitar 4-5%

Cu. Karena pada fasa paduan ini memiliki kekurangan yaitu mempunyai daerah

luas dari pembekuannya, penyusutan yang besar, resiko besar pada kegetasan, dan

mudah terjadi keretakan. Pada paduan ini adanya Si sangat berguna dalam

mengatasi keadaan itu dan Ti sangat efektif untuk memperhalus butir. Dengan

perlakuan panas T6 pada coran dapat memiliki kemampuan kekuatan Tarik

mencapai 25 kgf/mm2.

Dalam paduan Al-Cu-Mg paduan yang mengandung 4% Cu dan 0,5% Mg

dapat mengeras dengan sangat dalam beberapa hari oleh penuaan dapa temperature

biasa setelah pelarutan, paduan ii ditemukan oleh A. Wilm dalam usaha

mengembangkan paduan Al yang kuat dinamakan duralumin. Selanjutnya telah

banyak studi yang dilakukan mengenai paduan ini. Khususmya Nishimura

menemukan dua senyawa ternet berada dalam keseimbangan dengan Al, yang

dinamakan senyawa S dan T, dan ternyata senyawa S (Al2CuMg) mempunyai


11

kemampuan penuaan pada temperature biasa. Duralumin adalah paduan praktis

yang sangat terkenal di kenal dengan kode paduan 2017, komposisi standarnya

adalah Al-4%Cu-1,5%Mg-0,5%Mn dinamakan paduan dengan kode 2024, nama

lamnya disebut duralumin super. Paduan yang mengandung Cu mempunyai

ketahanan korosi yang jelek, jadi apabila dibutuhkan ketahanan korosi yang khusus

diperlukan permukaanya dilapisi dengan aluminium murni atau paduan Al yang

tahan korosi yang disebut pelat alklad.

Tabel 2.6 Sifat – sifat Mekanik Paduan Al-Cu-Mg

Paduan Keadaan

Kekuatan

tarik

(kgf/mm2)

Kekuatan

mulur

(kgf/mm2)

Perpanjangan

(%)

Kekuatan

geser

(kgf/mm2)

Kekerasan

Brinell

Batas

lelah

(kgf/mm2)

17S

(2017)

O

T4

18,3

43,6

7,0

28,1 -

12,7

26,7

45

105

7,7

12,7

A17S

(A2017) T4 30,2 16,9 27 19,7 70 9,5

R317 Setelah

dianil 42,9 24,5 22 - 100 -

24S

(2024)

O

T4

T36

18,9

47,8

51,3

7,7

32,3

40,1

22

22

-

12,7

28,8

29,5

42

120

130

-

-

-

14S

(2014)

O

T4

T4

19,0

39,4

49,0

9,8

39,4

42,0

18

25

13

12,7

23,9

29,5

45

100

135

-

-

-


2.1.4.2 Paduan Al-Mn

Mn adalah unsur yang diperkuat Al tanpa mengurangi ketahanan korosi, dan

dipakai untuk membuat paduan yang tahan korosi. Dalam diagram fasa Al-Mn

yang ada dalam keseimbangan dengan larutan padat Al adalah Al6Mn

(2,5,3%Mn), sistem ortorobik a=6,498 A, b=7,552 A, c=8,870 A, dan kedua fasa

mempunyai titik eutektik pada 658,5°C, 1,95% Mn. Kelarutan padat maksimum

pada tempertur eutektik adalah 1,82% dan pada 500°C 0,36%, sedangkan pada

temperature biasa kelarutannya hampir 0.


12

Dengan paduan Al-12%Mn dan Al-1,2%Mn-1,0%Mg dinamakan paduan

3003 dan 3004 yang zdipergunakan sebagai paduan tahan korosi tanpa perlakuan

panas.

2.1.4.3 Paduan Al-Si

Paduan aluminium silikon (Al-Si) sangat baik kecairannya, mempunyai

permukaan yang baik, tanpa kegetasan panas, dan sangat baik untuk paduan coran.

Sebagai tambahan, paduan aluminium silikon mempunyai ketahanan korosi yang

baik, massa yang ringan, koefisien pemuaian yang kecil dan penghantar listrik dan

panas yang baik. Paduan Al-12%Si adalah paduan yang paling banyak dipakai

untuk paduan cor cetak.

Gambar 2.1 menunjukkan fasa diagram fasa dari sistem ini. Ini adalah

tipe eutektik yang seederhana yang mempunyai titik eutektik pada 577°C,

11,7%Si, larutan padat terjadi pada sisi aluminium, karena batas kelarutan padat

sangat kecil maka pengerasan penuaaan sukar diharapkan.

Kalau paduan ini didinginkan pada cetakan logam setelah cairan logam

diberi natrium flourida kira-kira 0,05-1,1% kadar logam natrium, tampaknya

temperature eutektik meningkat kira-kira 15°C, dan komposisi eutektik bergeser

ke daerah kaya Si kira-kira pada 14%. Hal ini biasa terjadi pada paduan hiper

eutektik seperti 11,7-14%Si. Si mengkristal sebagai kristal primer dan

strukturnya menjadi sangat halus. Ini dinamakan sebagai struktur yang

dimodifikasi. Gambar 2.2 menjukkan sifat-sifat mekaniknya yang sangat

diperbaiki.


13

Gambar 2.1 Diagram Fasa Al-Si

(Sumber : Surdia, T., Saito, S. : Pengetahuan Bahan Teknik, 137)

Gambar 2.2 Perbaikan Sifat-Sifat Mekanik oleh Modifikasi Paduan Al-Si

(Sumber : Surdia, T., Saito, S. : Pengetahuan Bahan Teknik, 137)

Koefisien pemuaian dari Si sangat rendah, oleh karena itu paduannya pun

mempunyai koefisien muai yang rendah apabila ditambah. Namun Si tidak

memiliki butir primer yang halus tapi untuk memperhalus butir primer dapat

menggunakan P oleh paduan Cu-P atau penambahan fosfor klorida (PCl5)

untuk mencapai prosentase 0,001%P, dapat tercapai penghalusan Kristal

primer dan homogenisasi. Paduan Al-Si banyak dipakai dengan elektroda

untuk pengelasan yaitu terutama yang mengandung 5%Si.


14

Tabel 2.7 Sifat – Sifat Mekanik Paduan Al-Mg2-Si

Paduan Keadaan

Kekuatan

tarik

(kgf/mm²)

Kekuatan

mulur

(kgf/mm²)

Perpanjangan

(%)

Kekuatan

geser

(kgf/mm²)

Kekerasan

Brinel

Batas

lelah

(kgf/mm²)

6061

O 12,6 5,6 30 8,4 30 6,3

T4 24,6 14,8 28 26,9 65 9,5

T6 31,6 38,0 15 21,0 95 9,5

6063

T5 19,0 14,8 12 11,9 60 6,7

T6 24,6 21,8 12 15,5 73 6,7

T83 26,0 26,6 11 15,5 82 -

(Sumber : Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik, Jakarta 1999, hal. 140)

W. J. Kroll pada buku Handbook of Corrosion mengungkapkan bahwa

ketahanan material silicon pada media korosi sangat baik kecuali pada kondisi

alkali. Air dengan temperature panas ataupun dingin tidak memiliki efek bahkan

tidak juga konsentrasi asam hydrochloric, nitrat, dan asam sulfur. Konsentrasi asam

sulfur pada suhu tinggi dapat bereaksi dengan silikon. Asam hydrofluoric tidak

dapat bereaksi namun, jika ada campuran asam nitrat dapat menyerang silicon

dengan mudah.

2.1.4.4 Paduan Al-Mg-Zn

Seperti telah ditunjukkan pada Gambar 2.2 alumunium menyebabkan

keseimbangan biner semu senyawa antara logam MgZn𝑍𝑛2, dan kelarutannya

menurun apabila temperature turun. Telah diketahui sejak lama bahwa paduan

sistem ini dapat dibuat keras sekali dengan penuaan setelah perlakuan pelarutan.

Tetapi sejak lama tidak dipakai sebab mempunyai sifat patah getas oleh retakan

korosi tegangan. Di Jepang pada permulaan tahun 1940 Igarashi dkk. Mengadakan

studi dan berhasil dalam pengembangan suatu paduan dengan penambahan kira-

kira 0,3 Mn atau Cr, dimana butir Kristal padat diperhalus, dan mengubah bentuk

presipitasi serta retakan korosi tegangan tidak terjadi. Pada saat itu tegangan itu

dinamakan ESD, duralumin super extra. Selama perang dunia II di Amerika Serikat

dengan maksud hamper sama telah dikembangkan pada suatu paduan. Yaitu suatu


15

paduan yang tersendiri dari: Al-5,5%Zn-2,5%Mn-1,5%Cu-0,3%Cr-0,2%mn,

sekarang dinamakan paduan 7075. Paduan ini mempunyai kekuatan tertinggi

diantarapaduan-paduan lainnya, sifat-sifat mekaniknya ditunjukkan pada Tabel 2.5

penggunaan paduan ini yang paling besar adalah untuk bahan konstruksi pesawat

udara gunanya menjadi lebih penting sebagai konstruksi.

Tabel 2.8 Sifat-Sifat Mekanik Paduan 7075

(Sumber : Tata Surdia, Pengetahuan Bahan Teknik, Jakarta 1999, hal. 141

2.1.4.5 Paduan Alumunium Cor

Struktur mikro paduan alumunium cor (berhubungan erat dengan sifat-sifat

mekanisnya) terutama tergantung pada laju pendinginan saat pengecoran dilakukan.

Laju pendinginan ini tergantung pada jenis cetakan yang digunakan. Dengan

cetakan logam, pendinginan akan berlangsung lebih cepat dibandingkan dengan

cetakan pasir sehingga struktur logam cor yang dihasilkan akan lebih halus dan

menyebabkan peningkatan sifat mekanisnya. Tabel 2.8 memperlihatkan sifat-sifat

mekanis beberapa paduan alumunium cor.

Perlakuan

panas

Kekuatan

tarik

(kgf/mm²)

Kekuatan

mulur

(kgf/mm²)

Perpanjangan

(%) Kekerasan Kekuatan

geser

(kgf/mm²)

Batas

lelah

(kgf/mm²) (a) (b) Rockwell Brinell

Bukan klad

O 23,2 10,5 17 16 E60-70 60 15,5 -

T6 22,5 51,3 11 11 B85-95 150 33,8 -

Klad

O 22,5 9,8 17 - - - 15,5 -

T6 53,4 47,1 11 - 88-111 - 32,3 -


16

Tabel 2.9 Sifat-sifat Mekanis Paduan Aluminium Cor

Menurut Aluminium Association

(sumber: V. Malau, Diktat Kuliah Bahan Teknik Manufaktur, USD Yogyakarta)

2.1.4.6 Pengaruh Unsur Paduan dalam Aluminium

Unsur paduan sangat berpengaruh terhadap sifat-sifat aluminium paduan,

untuk perlu diketahui pengaruh suatu unsur terhadap sifat-sifat aluminium

A. Si (Silicon)

Mempermudah proses pengecoran

Meningkatkan daya tahan terhadap korosi.

Memperbaiki sifat-sifat atau karakteristik coran.

Menurunkan penyusutan bahan terhadap beban kejut

Hasil coran akan rapuh jika kandungan silicon terlalu tinggi

Paduan Proses

Pembekuan

Perlakuan

panas

Σy

(Mpa)

σu

(Mpa)

regangan

295.0 Cetakan

pasir

T6 165 250 5

308.0 Cetakan

pasir

F 90 250 1

356.0 Cetakan

pasir

T6 160 230 1,5

390.0 Cetakan

pasir

T6 270 280 <0,5

Tekanan T5 290 310 1

413.0 Tekanan F 160 280 3

712.0 Cetakan

pasir

F 130 200 5


17

B. Cu (Tembaga)

Meningkatkan kekerasan bahan.

Memperbaiki kekuatan Tarik.

Mempermudah pengerjaan dengan mesin.

Menurunkan daya terhadap korosi

Mengurangi kemampuan dibentuk dan dirol.

C. Mn (Mangan)

Meningkatkan kekuatan dan daya tahan pada temperature tinggi.


Megurangi pengaruh buruk unsur besi.

Menurunkan kemampuan penuangan.

Meningkatkan kekerasan butiran partikel

D. Mg (Magnesium)

Mempermudah proses penuangan.

Meningkatkan kemampuan pengerjaan mesin.


Menghaluskan butira Kristal secara efektif.

Meningkatkan ketahanan beban lanjut.

Meningkatkan kemungkinan timbulnya cacat pada hasil cor.

E. Ni (Nikel)

Peningkatan kekuatan dan ketahanan bahan pada temperature tinggi.

Penurunan pengaruh unsur Fe (besi) dalam paduan.

Peningkatan daya tahan terhadap korosi

F. Fe (Besi)

Mencegah terjadinya penempelan logam cair pada cetakan selama proses

penuangan.

Penurunan sifat mekanis.

Penurunan kekuatan Tarik.

Timbulnya bintik keras pada hasil coran.

Peningkatan cacat porositas.


18

G. Zn (Seng)

Meningkatkan sifat mampu cor.

Peningkatan kemampuan dimesin.

Mempermudah keuletan bahan.

Meningkatkan ketahanan korosi.

Menurunkan pengaruh baik dari besi.

Kadar Zn terlalu tinggi dapat menimbulkan cacat rongga udara.

H. Ti (Titanium)

Meningkatkan kekuatan hasil cor pada temperature tinggi.

Memperhalus butiran dan permukaan.

Mempermudah proses penuangan.

Menaikkan viskositas logam cair dan mengurangi fluiditas logam c

2.1.4.7 Al Paduan Si Cu

Aluminium yang dipadukan dapat memiliki macam-macam karakteristik,

sehingga sangat banyak dipakai untuk bermacam-macam kebutuhan.

Aluminium paduan tempa tanpa perlakuan panas (Non Heat-treatable wrought

alloys) biasa dipakai untuk komponen elektrik, kertas aluminium foil,

pemrosesan makanan, hampir semua rata-rata penggunaan kaleng, kebutuhan

arsitektur, dan komponen-komponen Angkatan Laut. Aluminium Paduan

dengan perlakuan panas (Heat-teatable wrought alloys) biasa dipakai untuk ban

truk dan kendaraan-kendaraan berat, bodi luar semua aircraft, piston, kano, rel

kereta api, dan rangka pesawat. Aluminium paduan cor (casting alloys) biasa

dipakai pada peralatan makan, mesin otomotif, bodi transmisi dan permesinan

angkatan laut.


19

Tabel 2.10 Sifat Aluminium Paduan

Alloys

Tensile Strength

(psi)

Yield Strength

(psi)

% Elongation

Non Heat-treatable wrought alloys :

1100-O > 99% Al 13000 5000 40

1100-H18 24000 22000 10

3004-O 1.2% Mn-1.0% Mg 26000 10000 25

3004-H18 41000 36000 9

4043-O 5.2% Si 21000 10000 22

4043-H18 41000 39000 1

5182-O 4.5% Mg 42000 19000 25

5182-H19 61000 57000 4

Heat-treatable wrought alloys :

2024-T4 4.4% Cu 68000 47000 20

2090-T6 2.4% Li-2.7% Cu 80000 75000 6

4032-T6 12% Si-1% Mg 55000 46000 9

6061-T6 1% Mg-0.6% Si 45000 40000 15

7075-T6 5.6% Zn-2.5% Mg 83000 73000 11

Casting alloys :

201-T6 4.5% Cu 70000 63000 7

319-F 6% Si-3.5% Cu 27000 18000 2

356-T6 7% Si-0.3% Mg 33000 24000 3

380-F 8.5% Si-3.5% Cu 46000 23000 3

390-F 17% Si-4.5% Cu 41000 35000 1

443-F 5.2% Si (sand cast) 19000 8000 8

(permanent mold) 23000 9000 10

(die cast) 33000 16000 9

(sumber: Askeland, Donald R., The Science and Engineering of Materials 6th

Edition, USD Yogyakarta)


20

2.1.5 Pengujian Tarik

Uji tarik merupakan salah satu pengujian destruktif (pengujian yang bersifat

merusak benda uji). Pengujian dilakukan dengan memberikan beban tarik pada

beban uji secara perlahan-lahan sampai putus. Maka akan terlihat batas mulur,

kekuatan tarik, perpanjangan, pengecilan luas diukur dari benda uji.

Gambar 2.3 Bentuk dan Dimensi Spesimen Uji Tarik

Keterangan :

A = Panjang batas beban (panjang ukur sampai dengan titik tengah radius)

D = Diameter ukur

G = Panjang ukur (Gage Length)

R = Radius sebagai batas panjang uji

Beban tarik yang bekerja pada benda uji akan menimbulkan pertambahan

panjang disertai pengecilan penampang benda uji. Dari data yang diperoleh dari

pengujian tarik, dapat dilakukan perhitungan untuk cari nilai dari tegangan

maksimum dan regangan dari benda uji tersebut, perhitungan dilakukan dengan

menggunakan rumus berikut :

1. Kekuatan Tarik :

𝜎𝑢 =𝑃𝑚𝑎𝑥

𝐴 𝑘𝑔/𝑚𝑚2 (3)

Dengan 𝑃𝑚𝑎𝑥 adalah gaya maksimal (𝑘𝑔), 𝐴 = luas penampang mula-mula

(𝑚𝑚2), 𝜎𝑢 adalah ultimate tensile strength atau tegangan tarik maksimum

(kg/𝑚𝑚2)


21

2. Regangan :

𝜀 =𝐿−𝐿𝑜

𝐿𝑜 × 100% =

∆𝐿

𝐿𝑜 × 100% (4)

Dengan 𝜀 adalah regangan, 𝐿 adalah Panjang ukur awal (𝑚𝑚),

𝐿𝑜 merupakan panjang ukur akhir (𝑚𝑚), 𝑑𝑎𝑛 ∆𝐿 merupakan pertambahan

panjang (𝑚𝑚)

Semakin besar panjang ukur, semakin besar pula nilai regangan karena

pertambahan panjang akan semakin besar, dan rumus dari regangan sendiri

berbanding lurus dengan berubahan panjang dan berbanding terbalik dengan

panjang ukur awal benda uji. Percobaan tarik akan dilakukan untuk setiap bahan.

Dari pengujian tarik dapat disimpulkan sifat mekanik dari suatu bahan yaitu :

a. Semakin tinggi kemampuan tegangan tarik suatu bahan maka akan lebih

kuat juga bahan tersebut dapat menerima tegangan tarik, namun semakin

rendah kemampuan tegangan tarik suatu bahan maka akan lebih lemah

bahan dapat menerima tegangan tarik.

b. Semakin tinggi regangan maka bahan tersebut semakin mudah dibentuk,

dan sebaliknya semakin kecil regangan maka bahan tersebut akan sulit

dibentuk.

Sifat-sifat terhadap beban tarik :

a. Modulus elastis

Modulus elastis adalah ukuran kekakuan suatu bahan, semakin besar modulus

elastisnya maka makin kecil regangan elastis yang dihasilkan akibat pemberian

tegangan. Moduslus elastis suatu bahan dientukan oleh gaya ikatan antar atom

pada bahan tersebut, karena gaya ini tidak dapat diubah tanpa terjadi perubahan

mendasar sifat ahannya, maka modulus elastis merupakan salah satu daru

banyak sifat mekanik yang tidak mudah diubah. Sifat ini hanya sedikit berubah

oleh adanya penambahan paduan, perlakuan panas atau pengerjaan dingin.

Modulus elastis biasanya diukur pada suhu tinggi dengan metode dinamik.


22

Pada tegangan tarik rendah terdapat hubungan linier antara tegangan dan

regangan dan disebut daerah elastis, pada daerah ini akan berlaku hokum

Hooke.

b. Batas propossional

Batas proporsional adalah tegangan maksimum elastis bahan, sehingga apabila

tegangan-regangan yang diberikan tidak melibihi proporsional bahan tidak

akan mengalami deformasi dan akan kembali kebentuk semula.

c. Batas elastis

Batas Elastis adalah tegangan terbesar uang masih dapat ditahan oleh suatu

bahan tanpa terjadi tegangan sisa permanen yang terukur. Pada saat bebaan

ditiadakan material mampu kembali pada kemampuan awal kembali.

d. Kekuatan luluh

Kekuatan luluh adalah tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan

sejumlah kecil deformasi plastis yang ditetapkan

e. Tegangan maksimum

Tegangan maksimum merupakan beban tarik maksimum yang mampu diterima

material sampai sebelum material patah.


23

2.1.6 Korosi

Korosi adalah gejala destruktif yang mempengaruhi hampir semua logam,

Menurut Denny A. Jones pada buku berjudul Principles and Prevention of

Corrosion, definisi korosi adalah rusaknya suatu bahan atau berkurangnya kualitas

suatu bahan, dikarenakan reaksi dengan lingkungannya. Korosi tersebut bisa

mengakibatkan bahan bertambah berat, bahan menjadi semakin ringan dan sifat-

sifat mekanisnya berubah. Korosi harus dicegah karena sangat merugikan. Dari

kerugian ekonomi sampai kerugian materi.

Efek dari Korosi sendiri akan berpegaruh pada umur pemakaian material.

Maka untuk mengetahui cepat atau lambatnya korosi pada sebuah material dapat

diperhitungankan melalui persamaan :

𝑣 = 𝑘𝑘𝑜𝑟 [𝑟𝑒𝑎𝑘𝑡𝑎𝑛]

Dengan 𝑣 adalah laju reaksi korosi, ketetapan laju ukuran energy bebas

aktivasi dinyatakan dengan 𝑘𝑘𝑜𝑟

𝑘𝑘𝑜𝑟 = 𝐴 𝑒−∆𝐺∗/𝑅𝑇

Dengan A adalah tetapan, ∆𝐺adalah energy bebas (selisih energy bebas

antara logam dan produk korosinya) dan R tetapan gas universal serta temperatur

dinyatakan dengan T.

Korosi pada logam sangatlah beragam, disebabkan karena kondisi

lingkungan sampai pada kondisi dari logam itu sendiri. Adapun jenis-jenis korosi

yang biasa terjadi pada logam :


24

2.1.6.1 Korosi Merata

Korosi merata adalah sebuah proses pengkorosian yang terjadi pada seluruh

permukaan logam yang terbuka atau kontak langsung dengan lingkungan.

Biasanya logam yang mengalami korosi merata ini memiliki harga potensial

reduksi dibawah 0. Sehingga logam akan terkorosi secara alami disebabkan oleh

udara sekitar yang lembab.

Gambar 2.4 Korosi Merata yang Menyerang suatu Bangunan

Penyimpanan Minyak setelah 2 Tahun Dipergunakan

(Sumber : Jones, DA. : Principles and Prevention of Corrosion)

2.1.6.2 Korosi Galvanis

Korosi galvanis adalah sebuah proses korosi yang terjadi pada 2 buah logam

yang menempel satu sama lain. Korosi galvanis bisa terjadi karena 2 logam ini

memiliki selisih potensial reduksi, karena memiliki potensial reduksi yang

berbeda maka salah satu logam menjadi katodik dan yang lainnya menjadi

anodik. Ketika ada udara lembab ataupun air menggenang disekitar 2 logam itu


25

akan berfungsi seperti elektrolit yang membantu mempercepat proses korosi

tersebut.

Gambar 2.5 Mekanisme Kondisi Korosi Galvanis

(b)

Gambar 2.6 Korosi Galvanis yang Menyerang Pipa Baja Karbon dan Pipa

Baja Stainless



26

2.1.6.3 Korosi Celah

Korosi yang terjadi karena sebagian permukaan logam terhalang atau

terasing dari lingkungan dibanding bagian lain logam yang menghadapi

elektrolit dalam volume besar. Korosi ini terjadi dikarenakan adanya retakan.

Gambar 2.7 Mekanisme Kondisi Korosi Celah


2.1.6.4 Korosi Sumuran (Pitting Corrosion)

Korosi local yang secara selektif dimana terjadi kerugian bagian permukaan

logam dalam bentuk lubang. Korosi ini menyerang yang selaput pelindungnya

tergores atau retak akibat perlakuan mekanik, mempunyai tonjolan akibat

dislokasi atau slip yang disebabkan oleh tegangan tarik yang dialami atau

tersisa, dan mempunyai heterogen dengan adanya inklusi segregasi atau

presipitasi. Korosi ini dipicu oleh faktor-faktor metalurgi.

Gambar 2.8 Korosi Sumuran


2.1.6.5 Pencegahan Korosi

Logam yang sudah terkorosi akan sangat sulit ditanggulangi, dan sifat

mekaniknya yang turun akibat korosi tidak dapat dipulihkan. Peleburan kembali

adalah salah satu jalan untuk mengembalikan sifat mekanis dari material, namun


27

untuk melebur sebuah rangkaian harus dibongkar. Sehingga banyak industri

lebih memilih melakukan pencegahan dibandingkan dengan penanggulangan.

Adapun beberapa pencegahan korosi :

a. Perlindungan Katodik

Pencegahan menggunakan perlindungan katodik ini memanfaatkan sifat

perbedaan beda potensial reduksi dari korosi galvanis. Perlindungan katodik

dilakukan dengan cara memasangkan logam yang ingin dilindungi dengan

kabel dan dihubungkan dengan logam yang memiliki potensial reduksi yang

lebih rendah, sehingga lingkungan akan menyerang logam dengan potensial

yang rendah. Reaksi korosi yang terjadi adalah logam yang potensial

reduksinya lebih tinggi akan dilapisi oleh logam yang potensial reduksinya

lebih rendah.

b. Coating dan Inhibitor

Coating adalah proses pelapisan logam dengan menggunakan pelapis

berupa coating organic ataupun coating metallic. Pelapis berfungsi sebagai

lapisan pelindung fisik agar tidak ada kontak antara subsrat/material dan

media korosi.

Inhibitor adalah komponen kimia berfungsi sebagai penghambat laju korosi

pada permukaan logam dengan lingkungannya. inhibitor dapat membentuk

sebuah film atau lapisan yang berfungsi sebagai penghalang fisik seperti

pada coating.


28

2.2 Tinjauan Pustaka

2.2.1 Tegangan yang Bekerja pada Sudu Kincir

Sebuah penelitian oleh Nurimbetov A., dkk, (2015) yang berjudul

“Optimization of Windmill’s layered Composite Blades to reduce Aerodinamic

noise and Use in Construction of “Green” Cities”. Mengungkapkan tegangan yang

bekerja pada sebuah blade adalah tegangan tarik dan tegangan geser.

Gambar 2.9 Distribusi tegangan tarik pada sudu kincir (a) karbon silikat

(b) boroaluminium (c) fiberglass


29

Gambar 2.10 Distribusi tegangan geser pada sudu kincir (a) karbon silikat

(b) boroaluminium (c) fiberglass

2.2.2 Laju Korosi

Kepustakaan menunjukan bahwa laju korosi sudah pernah diteliti. F. Corvo,

dkk, Corrosion Science Vol 50 (2008) yang berjudul “Outdoor-indoor corrosion of

metal in tropical coastal atmospheres” telah meneliti laju korosi pada 4 jenis logam

diantaranya baja karbon, tembaga, zink dan aluminium dengan 3 kondisi

perkorosian. Outdoor atau pada udara terbuka di pesisir pantai, sheltered atau diberi

perlindungan berupa atap sehingga logam akan terkena kondisi udara pesisir pantai

namun tidak terpengaruh oleh presipitasi atau tidak terkena hujan. Kondisi ketiga

dimana dibuat media perlindungan dan hanya diberikan ventilasi saja untuk

masuknya udara terbuka pesisir pantai (vent sheltered).


30

Tabel 2.11 Laju korosi dari Baja, Tembaga, Zink, dan Aluminium dalam

(g/m2) di Viriato Stasiun Pesisir (Kuba)

Pada jurnal penelitian ini aluminium yang diberi perlakuan korosi secara

outdoor atau pada kondisi udara pesisir pantai tanpa perlindungan apapun,

menghasilkan laju korosi 2,15 gram/m2 dengan rentang waktu 6 bulan. Diharapkan

pada penelitian ini hasil laju korosi benda uji Al – Si – Cu yang diberi perlakuan

korosi selama 4 bulan dapat mendekati angka tersebut.


31

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir

Gambar 3.1 Diagram Alir

Persiapan alat

dan bahan

yang diperlukan

Peleburan

Aluminium Kondisi Awal

Peleburan Aluminium

8,5%Silikon

dengan penambahan

Tembaga 2%

Pengecoran

dan Machining

dengan Perlakuan

Korosi

Uji Tarik Pengujian

Perubahan Massa

Pembahasan

Kesimpulan

Pengujian Massa

Jenis

Tanpa Perlakuan Korosi

Uji Tarik


32

3.2 Bahan dan Alat Penelitian

3.2.1 Bahan Penelitian

Bahan yang diperlukan dalam membuat spesimen adalah aluminium, silikon

dan tembaga. Alat-alat yang diperlukan antara lain cetakan gerabah, kowi, tabung

solar, thermokopel, dan kompor + burner. Proses pengecoran tersebut

menghasilkan 2 jenis spesimen uji, yaitu :

1. Aluminium Silikon dengan kadar silikon 8,5 %.

2. Aluminium Silikon Tembaga dengan kadar silikon 8,5 % tembaga 2 %

3.2.2 Alat-alat Penelitian

Alat-alat yang digunakan dalam proses pengujian antara lain :

a. Mesin uji Tarik, milik Laboratorium Ilmu Logam, Jurusan Teknik Mesin

USD.

Gambar 3.2 Mesin Uji Tarik

b. Neraca digital, milik Laboratorium Analisa Pusat, Jurusan Farmasi USD.


33

Gambar 3.3 Neraca Digital

c. Gelas ukur, milik Laboratorium Analisa Pusat, Jurusan Farmasi USD.

Gambar 3.4 Gelas Ukur

3.3 Proses Peleburan Logam dan Pengecoran

3.3.1 Bahan Coran

Bahan-bahan yang digunakan dalam proses pengecoran antara lain :

a. Aluminium

Aluminium sebagai bahan utama dari paduan Al-Si-Cu. Aluminium yang

dipakai pada penelitian ini berbentuk silinder dengan diameter 3,7 cm dan

panjang 100 cm. Untuk pengecoran Al kondisi awal, aluminium yang


34

dipergunakan seberat 1,3661 kg atau dipotong sepanjang 47,1 cm. Untuk

pengecoran Al -8,5%Si -2%Cu, aluminium yang dipergunakan seberat 1,23 kg

atau dipotong sepanjang 42,3 cm.

Gambar 3.5 Aluminium

b. Tembaga

Tembaga sebagai bahan paduan dari Al-Si-Cu yang dapat membantu

meningkatkan tegangan tarik dari bahan. Tembaga yang dipakai pada

penelitian ini berbentuk silinder dengan diameter 0,8 cm dan panjang 100 cm,

dibeli di toko Aneka Teknik. Untuk pengecoran Al-8,5%Si-2%Cu, tembaga

yang dipergunakan seberat 25 gram atau dipotong sepanjang 5,57 cm.

Gambar 3.6 Tembaga

c. Batuan silikon metal

Silikon sebagai bahan paduan dari Al-Si-Cu yang dapat membantu

meningkatkan ketahanan korosi dan meningkatkan keuletan dari bahan. silikon

yang dipakai pada penelitian ini berbentuk batuan silikon metal. Batuan silikon

metal ini didapatkan di daerah pengecoran Ceper, Klaten. Untuk pengecoran

Al-8,5%Si-2%Cu, silikon dipergunakan seberat 113,5 gram.


35

Gambar 3.7 Batuan Silikon Metal

3.3.2 Alat –alat yang digunakan

Alat-alat yang digunakan dalam proses pengecoran antara lain :

1. Tangki minyak bertekanan

2. Selang tembaga

3. Burner

4. Pompa angin

5. Tang penjepit

6. Tungku tanah liat

7. Kowi tanah liat

8. Thermokopel

9. Stopwatch

10. Kunci pas 8, 9, 10, 11 dan 14

11. Cetakan gerabah

12. Palu

13. Gergaji tangan

3.3.3 Proses Persiapan Pengecoran Logam

Proses peleburan logam adalah sebagai berikut :

1. Aluminium (Al) diukur dan dikelompokkan menurut komposisinya.

2. Aluminium (Al) yang berbentuk silinder dipotong-potong sesuai dengan

tinggi kowi, agar setelah melunak tidak tumpah keluar kowi.

3. Batuan silikon metal (Si) ditumbuk hingga halus untuk memudahkan proses

peleburan, kemudian timbang sesuai dengan komposisinya.


36

4. Tembaga (Cu) yang berbentuk silinder ditimbang sesuai komposisinya dan

dipotong sesuai tinggi kowi.

5. Bahan bakar Solar dan corong untuk pengisian disiapkan.

6. Tabung tangki disi solar secukupnya lalu diberi tekanan dengan memakai

pompa hingga bar tekanan penuh.

Gambar 3.8 Tabung tangki bertekanan

7. Burner dibersihkan dengan gas bertekanan dan diberi TBA pada

penghubung selang tembaga.

Gambar 3.9 Burner

8. Selang tembaga disambungkan dengan tabung krusibel, dan burner. Diberi

TBA dan dikencangkan menggunakan kunci pas.

Gambar 3.10 Kunci pas


37

3.3.4 Proses Peleburan dan Pengecoran Logam

Prosedur Peleburan adalah sebagai berikut :

1. Aluminium (Al), silikon (Si), dan tembaga (Cu) yang sudah ditimbang dan

dikelompokkan disiapkan.

2. Aluminium (Al), silikon (Si), dan tembaga (Cu) dimasukkan ke dalam kowi

sesuai dengan komposisinya.

3. Kowi diletakkan didalam tungku dan dibawahnya diberi batu tahan api agar

semburan dari burner pas menuju ke kowi.

Gambar 3.11 Tungku dan Kowi

4. Pada tempat keluarnya api pada burner dituang oli untuk membantu

pemanasan burner.

5. Api dinyalakan pada burner dan tunggu sampai panas.

6. Stopwatch dinyalakan seiring dengan mulai dinyalakannya burner, untuk

menghitung waktu yang diperlukan selama peleburan.

Gambar 3.12 Stopwatch

7. Setelah burner mulai panas dan solar mulai menyembur. Tuas tabung

krusibel dibuka (dilakukan penyetelan nyala api burner).


38

8. Setelah kurang lebih 5 menit, nyala api sudah menunjukan pengapian

sempurna.

9. Aluminium (Al) mulai melunak sekitar 40 menit.

10. Kowi ditutup agar tidak ada panas yang terbuang.

11. Paduan diaduk agar aluminium (Al), silikon (Si) dan tembaga (Cu)

tercampur dengan baik.

12. Sekitar 56 menit bahan sudah terlebur sempurna.

13. Panas diukur dengan menggunakan thermokopel dan dicatat.

Gambar 3.13 Thermokopel

14. Kowi dapat diangkat dari tungku dengan tang penjepit selanjutnya dituang

ke dalam cetakan gerabah yang sudah dipersiapkan.

Gambar 3.14 Tang Penjepit

15. Penuangan membutuhkan waktu kurang lebih sekitar 3-5 detik.

3.3.5 Pembongkaran Hasil Coran

Paduan yang sudah dicor didiamkan selama 6 jam agar coran menjadi kering

sempurna. Cetakan terbuat dari tanah liat atau gerabah, maka dalam proses

pembongkaran hasil coran dilakukan dengan cara memukul dengan palu hingga

cetakan pecah dan pecahkan diseluruh bagian cetakan hingga tidak ada gerabah


39

yang menempel dengan spesimen. Setelah berhasil dibongkar maka selanjutnya

spesimen dibentuk dengan alat milling.

Gambar 3.15 Cetakan dan Coran yang sudah jadi

Gambar 3.16 Palu

3.4 Pembuatan Spesimen

Hasil coran berupa 2 plat kotak dengan ukuran 15 cm x 15 cm x 3cm

selanjutnya diratakan dengan mesin milling. Spesimen diratakan sehingga

mencapai ketebalan 2 - 2,5 cm. Hasil coran digergaji menjadi 10 bagian, dan

dibubut hingga membentuk silinder dengan dimensi 12 cm x 1 cm x 1cm, sehingga

menghasilkan 15 spesimen spesimen. Dalam 4 bulan, per bulannya 3 spesimen yang

diuji ketahanan korosinya, masing-masing diuji tarik dan kekerasan. Sebagai data

awal 3 spesimen dengan umur 0 bulan, diuji massa jenis, uji tarik, dan uji kekerasan.


40

Gambar 3.17 Tabel Standar Tes Tegangan dengan Spesimen Bundar dan Contoh

Spesimen Ukuran Kecil yang Proposional sebagai Standar Spesimen

(Sumber : ASTM A370. : Standard Test Method and Definitions for Mechanical

Testing of Steel Products)

Menurut tabel ASTM A370 seperti pada Gambar 3.2 sebagai spesimen uji

tarik penulis mengambil ukuran standar yaitu, Small-Size Spesimens Proportional

to Standard dengan Nominal Diameter 6.25 mm, Gage length (G) 25.0mm,

Diameter (D) 6.25 mm, Radius of fillet (R) 5 mm, dan Length of reduced section

(A) 32 mm. Berikut dimensi spesimen uji tarik seperti tersaji dalam Gambar 3.3.

Gambar 3.18 Dimensi spesimen


41

3.5 Tahap Pengujian Spesimen

3.5.1 Pengujian Masa Jenis

Pengujian massa jenis adalah sebagai berikut :

a. Spesimen yang sudah dimachining diberi nomor menurut komposisi, antara

paduan Al -8,5%Si -2%Cu dan Al kondisi awal.

b. Sebelum diberi perlakuan korosi, semua spesimen diberi nomor, ditimbang

dan diukur volumenya.

c. Spesimen ditimbang dengan menggunakan neraca digital sebagai data (m).

d. Spesimen diukur volumenya dengan menggunakan gelas ukur berkapasitas

50 ml.

e. Gelas ukur diisi air sebanyak 40 ml.

f. Spesimen dimasukkan ke dalam gelas ukur. Selisih penambahan volume

dicatat sebagai data (v).

g. Data spesimen kemudian ditentukan massa jenisnya dengan menggunakan

rumus:

𝜌 =𝑚

𝑣

Dengan, 𝜌 adalah massa jenis dengan satuan gram/dm3, 𝑚

merupakan massa spesimen (gram), dan 𝑣 merupakan volume (dm3).

3.5.2 Pengujian Tegangan Tarik

Pengujian tegangan tarik dilakukan dengan tujuan untuk menentukan sifat-sifat

mekanis material antara lain kekuatan tarik dan regangan.

Proses pengujian tarik adalah sebagai berikut:

a. Spesimen dipasang pada penjepit atau chuck atas dan bawah pada alat uji

tarik. Penjepit bawah dinaikkan dan diturunkan dengan kecepatan lambat,

sehingga penjepit spesimen dalam posisi yang tepat, diusahakan agar


42

kedudukan dari spesimen betul-betul vertikal, kemudian kedua penjepit atau

chuck dikencangkan.

b. Spesimen diberi beban tarik, sehingga spesimen bertambah panjang dan

hingga spesimen tersebut putus atau patah. Patahan yang diharapkan adalah

pada bagian panjang ukur dari spesimen, apabila patah terjadi di luar

panjang ukur spesimen, pengujian tersebut dinyatakan gagal.

c. Data yang perlu dicatat sebelum melakukan uji tarik adalah gage length atau

panjang awal daerah ukur (𝐿0), diameter daerah ukur (d).

d. Data yang didapatkan kemudian dicatat selama pengujian tarik

(pertambahan beban dan pertambahan panjang) dengan interval yang

ditentukan.

e. Beban tarik maksimum dan kekuatan tarik maksimum setelah spesimen

putus dicatat (𝐹).

f. Pertambahan panjang yang tertera pada mesin uji tarik dicatat setelah

spesimen patah (∆𝐿).

g. Hasil penelitian tegangan tarik dan regangan dapat dihitung dengan rumus:

𝜎 =𝐹

𝐴

Dengan, 𝜎 adalah tegangan tarik dengan satuan kg/mm2, 𝐹 merupakan

beban penarikan (kg), dan 𝐴 merupakan luas penampang (mm2).

𝜀 =∆𝐿

𝐿0

Dengan, 𝜀 adalah regangan, ∆𝐿 merupakan pertambahan panjang spesimen

(mm), dan 𝐿0 merupakan gage length atau panjang awal daerah ukur (mm).


43

3.5.2 Pengujian Korosi

Proses pengujian korosi adalah sebagai berikut :

a. Bahan uji yang sudah dicor dengan variasi komposisi masing-masing

dipotong dengan dimensi yang sudah ditentukan sebanyak 15 buah.

b. Setelah itu, semua spesimen ditimbang sebagai dasar massa awal (𝑚0).

c. Spesimen terdiri dari dua variasi, Al kondisi awal dan Al -8,5%Si -2%Cu.

Masing masing memiliki 15 buah spesimen.

d. Spesimen korosi digantung di perumahan warga yang ada di pinggir Pantai

Pelangi, Parang Tritis, Bantul, Yogyakarta.

e. Setiap 30 hari spesimen diambil 3 buah dan ditimbang dengan neraca digital

untuk melihat perubahan massa yang terjadi sebagai efek dari reaksi korosi.

f. Tiga buah spesimen yang diambil ditimbang sebagai data perubahan massa

(m)

g. Penelitian korosi ini dilakukan selama 4 bulan, kemudian dihitung laju

korosinya dengan cara :

𝐿𝑎𝑗𝑢 𝑘𝑜𝑟𝑜𝑠𝑖 (𝑚𝑑𝑑) =𝑚

𝐴. 𝑡

Dengan mdd merupakan satuan dari laju korosi [ 𝑚𝑔

𝑑𝑚2 . 𝑑𝑎𝑦 ⁄ ], m adalah massa

benda yang berkurang akibat perlakuan korosi (kg), A adalah luas penampang

(𝑑𝑚2) dan t merupakan time atau lama spesimen mengalami korosi (hari atau day).


44

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Pada pengujian ini, aluminium dipadukan dengan 8,5%Si dan 2% Cu.

Aluminium yang penulis pergunakan sudah diuji komposisi. Hasil pengujian

komposisi dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Paduan Komposisi Aluminium

UNSUR SAMPEL UJI

15/S-1961 (%) Deviasi

Al 98,64 0,1082

Si 0,194 0,0065

Fe 0,24 0,0142

Cu 0,17 0,0007

Mn 0,0438 0,0002

Mg <0,05 <0

Cr <0,015 <0

Ni <0,02 <0,0000

Zn 0,505 0,101

Sn <0,05 <0,0000

Ti 0,0148 0,0017

Pb <0,03 <0,0000

Be <0,0001 <0,0000

Ca 0,031 0,0002

Sr <0,0005 <0,0000

V 0,0222 0,0016

Zr <0,003 <0,0000

Pada Tabel 4.1 paduan komposisi aluminium dapat dilihat aluminium sudah

memiliki kadar Si 0,194% dan Cu 0,17%, maka kadar Si yang ditambahkan pada

aluminium sebanyak 8.306% dan kadar Cu yang ditambahkan pada aluminium

sebesar 1.83%.


45

4.1.1 Data Penelitian Pengujian Massa Jenis

Pengujian massa jenis dilakukan pada spesimen Al kondisi awal dan

spesimen paduan Al -8,5%Si -2%Cu. Penghitungan dilakukan dengan pengukuran

volume dan massa yang telah diukur menggunakan gelas ukur dan neraca digital.

Semua spesimen diukur pada kondisi awal sebelum dikorosikan di pinggir pantai.

Perhitungan massa jenis diperoleh dengan:

𝑚 = 21,114 𝑔𝑟𝑎𝑚

𝑣 = 7,8 𝑚𝑙 = 0,0078 𝑑𝑚3

𝜌 =𝑚

𝑣

𝜌 =21,114 𝑔𝑟𝑎𝑚

0,0078 𝑑𝑚3

𝜌 = 2706.92 𝑔

𝑑𝑚3⁄

Hasil pengujian massa jenis Al kondisi awal dan paduan Al -8,5%Si -2%Cu

dapat dilihat pada Tabel 4.2 dan Tabel 4.3.

Tabel 4.2 Massa Jenis Al Kondisi Awal

Spesimen volume

(ml) volume (dm³)

massa (g)

massa jenis (g/dm³)

1 7,30 0,0073 19,818 2714,79

2 6,30 0,0063 17,111 2716,03

3 6,40 0,0064 17,573 2745,78

4 6,60 0,0066 17,388 2634,55

5 6,80 0,0068 17,993 2646,03

6 7,50 0,0075 20,169 2689,20

7 7,30 0,0073 19,958 2733,97

8 7,30 0,0073 19,388 2655,89

9 7,30 0,0073 19,521 2674,11

10 7,30 0,0073 19,426 2661,10

11 6,60 0,0066 17,422 2639,70

12 7,30 0,0073 19,391 2656,30

13 7,30 0,0073 19,518 2673,70

14 7,30 0,0073 19,371 2653,56

15 6,30 0,0063 16,526 2623,17


46

Tabel 4.3 Massa jenis paduan Al -8,5%Si -2%Cu

Spesimen volume

(ml) volume (dm³)

massa (g)


1 7,30 0,0073 20,235 2771,92

2 7,50 0,0075 20,551 2740,13

3 7,30 0,0073 20,208 2768,22

4 7,50 0,0075 20,118 2682,40

5 7,30 0,0073 20,359 2788,90

6 7,00 0,0070 18,741 2677,29

7 7,80 0,0078 21,114 2706,92

8 7,60 0,0076 20,567 2706,18

9 7,80 0,0078 19,814 2540,26

10 7,00 0,0070 18,527 2646,71

11 6,80 0,0068 18,449 2713,09

12 6,80 0,0068 16,696 2455,29

13 7,40 0,0074 20,025 2706,08

14 7,60 0,0076 20,806 2737,63

15 7,40 0,0074 20,211 2731,22

Perhitungan standar deviasi :

s =√∑𝑁

𝑗=1 (𝑋𝑗−𝑋 ̅)2

(𝑁−1)

Pada massa jenis Tabel 4.2 dan Tabel 4.3 terdapat data yang kurang baik

sehingga diperlukan perhitungan ulang menggunakan rumus standar deviasi.

Berikut akan ditampilkan kembali data massa jenis yang sudah diperbaiki

menggunakan rumus standar deviasi. Data akan disajikan pada Tabel 4.4 dan Tabel

4.5.


47

Tabel 4.4 Massa Jenis Al Kondisi Awal setelah mempergunakan Perhitungan

Standar Deviasi

Spesimen volume

(ml) volume (dm³)

massa (g)


1 7,30 0,0073 19,958 2733,97

5 6,80 0,0068 17,993 2646,03

6 7,50 0,0075 20,169 2689,20

7 7,30 0,0073 19,958 2733,97

8 7,30 0,0073 19,388 2655,89

9 7,30 0,0073 19,521 2674,11

10 7,30 0,0073 19,426 2661,10

11 6,60 0,0066 17,422 2639,70

12 7,30 0,0073 19,391 2656,30

13 7,30 0,0073 19,518 2673,70

14 7,30 0,0073 19,371 2653,56

Rata - rata 2674,320829

Tabel 4.5 Massa Jenis Paduan Al -8,5%Si -2%Cu setelah mempergunakan

perhitungan standar deviasi

Spesimen volume

(ml) volume (dm³)

massa (g)


1 7,30 0,0073 20,235 2771,92

2 7,50 0,0075 20,551 2740,13

3 7,30 0,0073 20,208 2768,22

4 7,50 0,0075 20,118 2682,40

6 7,00 0,0070 18,741 2677,29

7 7,80 0,0078 21,114 2706,92

8 7,60 0,0076 20,567 2706,18

10 7,00 0,0070 18,527 2646,71

11 6,80 0,0068 18,449 2713,09

13 7,40 0,0074 20,025 2706,08

14 7,60 0,0076 20,806 2737,63

15 7,40 0,0074 20,211 2731,22

Rata – rata 2715,65

4.1.2 Data Penelitian Pengujian Tegangan Tarik

Pengujian tegangan tarik dilakukan pada spesimen aluminium murni (Al -

8,5%Si -2%Cu) dan spesimen paduan Al -8,5%Si -2%Cu. Pengujian menggunakan


48

alat uji tarik, menghasilkan nilai beban tarik (kg), elongation atau pertambahan

panjang (mm) dan print out grafik hubungan beban dan pertambahan panjang.

Adapun penghitungan tegangan tarik dilakukan dengan rumus :

𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 (𝑑) = 6,4 𝑚𝑚

𝐴 =𝜋

4× 𝑑2 =

3,14

4× (6,4 𝑚𝑚)2 = 32,15 𝑚𝑚2

𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 = 383,2 𝑘𝑔

𝜎 =𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛

𝐴

𝜎 =383,2 𝑘𝑔

32,15 𝑚𝑚2= 11,92

𝑘𝑔𝑚𝑚2⁄

𝜎 = 11,92 𝑘𝑔

𝑚𝑚2⁄ × 9,8 𝑚𝑠2⁄

𝜎 = 116,80 𝑀𝑝𝑎

Hasil pengujian tarik Al kondisi awal dan paduan Al -8,5%Si -2%Cu dapat

dilihat pada Tabel 4.6 dan Tabel 4.7.


49

Tabel 4.6 Tegangan Tarik Al Kondisi Awal

Nomor Spesimen

gage length (mm)

diameter (mm)

beban (kg)

elongasi A

(mm²) ɛ

σ (kg/mm²)

σ (Mpa)

Umur

7 2,50 6,40 383,20 0,10 32,15 4,0% 11,92 116,79

0 bulan 8 2,50 6,15 338,20 0,05 29,69 2,0% 11,39 111,63

13 2,50 6,10 327,00 0,10 29,21 4,0% 11,19 109,71

1 2,50 6,30 369,50 0,25 31,16 10,0% 11,86 116,22

1 bulan 2 2,50 6,25 250,10 0,10 30,66 4,0% 8,16 79,93

3 2,50 6,20 318,00 0,20 30,18 8,0% 10,54 103,28

4 2,50 6,25 186,20 0,05 30,66 2,0% 6,07 59,51

2 bulan 9 2,50 6,30 205,10 0,05 31,16 2,0% 6,58 64,51

14 2,50 6,25 269,50 0,10 30,66 4,0% 8,79 86,13

5 2,50 6,30 273,60 0,15 31,16 6,0% 8,78 86,06

3 bulan 12 2,50 6,30 75,40 0,05 31,16 2,0% 2,42 23,72

15 2,50 6,30 152,70 0,15 31,16 6,0% 4,90 48,03

6 2,50 6,25 73,40 0,05 30,66 0,02 2,39 23,46

4 bulan 10 2,50 6,30 118,60 0,1 31,16 0,04 3,81 37,30

11 2,50 6,25 69,60 0,05 30,66 0,02 2,27 22,24

Tabel 4.7 Tegangan Tarik Paduan Al -8,5%Si -2%Cu

Nomor Spesimen

gage length (mm)

diameter (mm)

beban (kg)

elongasi ∆L(mm)

A (mm²)

ɛ σ

(kg/mm²) σ

(Mpa) Umur

1 2,58 6,35 402,60 0,20 31,65 8% 12,72 124,65

0 bulan 2 2,58 6,35 431,80 0,15 31,65 6% 13,64 133,69

3 2,65 6,35 425,70 0,15 31,65 5% 13,45 131,80

4 2,63 6,30 379,30 0,15 31,16 6% 12,17 119,30

1 bulan 5 2,65 6,30 419,30 0,15 31,16 6% 13,46 131,89

6 2,50 6,30 391,10 0,05 31,16 2% 12,55 123,02

7 2,94 6,30 416,00 0,15 31,16 5% 13,35 130,85

2 bulan 8 2,67 6,30 376,00 0,20 31,16 7% 12,07 118,27

9 2,78 6,30 92,00 0,10 31,16 4% 2,95 28,94

10 2,50 6,30 194,80 0,10 31,16 4% 6,25 61,27

3 bulan 11 2,65 6,30 350,20 0,25 31,16 9% 11,24 110,15

12 2,56 6,30 110,20 0,10 31,16 4% 3,54 34,66

13 2,58 6,35 403,80 0,20 31,65 8% 12,76 125,02

4 bulan 14 2,58 6,35 388,40 0,20 31,65 8% 12,27 120,25

15 - - - - - - - -


50

4.1.3 Data Penelitian Pengujian Korosi

Pengujian laju korosi dilakukan pada spesimen kondisi awal dan spesimen

paduan Al -8,5%Si -2%Cu. Penghitungan dilakukan dengan langkah-langkah

sebagai berikut :

1. Pengukuran massa awal sebelum dikorosikan dan massa setelah

dikorosikan dengan neraca digital.

2. Pengukuran diameter awal sebelum dikorosikan dan diameter setelah

dikorosikan dengan jangka sorong.

3. Perhitungan laju korosi.

Hasil perubahan massa setelah dikorosikan di pantai, Al kondisi awal dan

paduan Al -8,5%Si -2%Cu dapat dilihat pada Tabel 4.8 dan Tabel 4.9.

Tabel 4.8 Perubahan Massa Al kondisi awal

Nomor Spesimen

Umur (bulan) selisih massa

massa (gram)

0 1 2 3 4

7 19,958 - - - - -

8 19,388 - - - - -

13 19,518 - - - - -

1 19,818 19,822 - - - 0,004

2 17,111 17,123 - - - 0,012

3 17,573 17,577 - - - 0,004

4 17,388 - 17,404 - - 0,016

9 19,521 - 19,532 - - 0,011

14 19,371 - 19,387 - - 0,016

5 17,993 - - 18,012 - 0,019

12 19,391 - - 19,402 - 0,011

15 16,526 - - 16,538 - 0,012

6 20,169 - - - 20,188 0,019

10 19,426 - - - 19,443 0,017

11 17,422 - - - 17,447 0,025


51

Tabel 4.9 Perubahan Massa Paduan Al -8,5%Si -2%Cu

Nomor Spesimen

Umur (bulan) selisih massa

massa (gram)

0 1 2 3 4

1 20,235 - - - - -

2 20,551 - - - - -

3 20,208 - - - - -

4 20,118 20,121 - - - 0,003

5 20,359 20,361 - - - 0,002

6 18,741 18,742 - - - 0,001

7 21,114 - 21,121 - - 0,007

8 20,567 - 20,559 - - -0,008

9 19,814 - 19,822 - - 0,008

10 18,527 - - 18,533 - 0,006

11 18,449 - - 18,459 - 0,010

12 16,696 - - 16,705 - 0,009

13 20,025 - - - 20,042 0,017

14 20,806 - - - 20,823 0,017

15 20,211 - - - 20,101 -0,110

Perlakuan korosi selama 4 bulan juga berpengaruh pada penambahan

diameter. Perubahan diameter spesimen setelah dikorosikan di pantai, Al kondisi

awal dan paduan Al -8,5%Si -2%Cu dapat dilihat pada Tabel 4.10 dan Tabel 4.11


52

Tabel 4.10 Perubahan diameter Al kondisi awal

Nomor spesimen

d1 awal (mm)

d2 awal (mm)

d1 setelah terkorosi

(mm)


(mm)

selisih d1

(mm)

selisih d2

(mm)

Lama korosi

1 10 6,35 10,05 6,45 0,05 0,10

0 bulan 2 10 6,15 10,05 6,20 0,05 0,05

3 10 6,15 10,05 6,15 0,05 0,00

4 10 6,30 10,10 6,40 0,10 0,10

1 bulan 5 10 6,25 10,05 6,20 0,05 -0,05

6 10 6,30 10,05 6,20 0,05 -0,10

7 10 6,35 10,05 6,35 0,05 0,00

2 bulan 8 10 6,15 10,10 6,30 0,10 0,15

9 10 6,25 10,10 6,30 0,10 0,05

10 10 6,30 10,15 6,35 0,15 0,05

3 bulan 11 10,2 6,30 10,30 6,40 0,10 0,10

12 10 6,30 10,10 6,35 0,10 0,05

13 10 6,10 10,10 6,40 0,10 0,30

4 bulan 14 10 6,25 10,15 6,30 0,15 0,05

15 10 6,20 10,10 6,30 0,10 0,10


53

Tabel 4.11 Perubahan diameter paduan Al -8,5%Si -2%Cu

Nomor spesimen

d1 awal (mm)

d2 awal (mm)


(mm)


(mm)

selisih d1

(mm)

selisih d2

(mm)

Lama korosi

1 10 6,35 10,05 6,40 0,05 0,05

0 bulan 2 10 6,35 10,05 6,40 0,05 0,05

3 10 6,35 10,05 6,40 0,05 0,05

4 10 6,30 10,10 6,35 0,10 0,05

1 bulan 5 10 6,30 10,05 6,35 0,05 0,05

6 10 6,30 10,05 6,35 0,05 0,05

7 10 6,30 10,05 6,35 0,05 0,05

2 bulan 8 10 6,30 9,95 6,25 -0,05 -0,05

9 10 6,30 10,05 6,40 0,05 0,10

10 9,9 6,30 10,05 6,40 0,15 0,10

3 bulan 11 10 6,30 10,10 6,40 0,10 0,10

12 10 6,30 10,10 6,40 0,10 0,10

13 10 6,35 10,10 6,45 0,10 0,10

4 bulan 14 10 6,35 10,10 6,45 0,10 0,10

15 10 6,30 10,10 6,40 0,10 0,10

Pada Tabel 4.11 perubahan massa paduan Al -8,5%Si -2%Cu terdapat

penurunan massa pada nomor spesimen 8 dan 15. Sehingga laju korosi dapat

dihitung dengan perhitungan sebagai berikut :

Gambar 4.1 Desain Spesimen Tegangan Tarik Al Murni dan Al Paduan menurut

ASTM A370

𝑑1 = 10 𝑚𝑚

𝑑2 = 6,35 𝑚𝑚


54

𝑡1 = 42 𝑚𝑚

𝑡2 = 2,67 𝑚𝑚

𝑎1 & 3 = 𝜋 × 𝑑 × 𝑡 =3,14

4× 10 𝑚𝑚 × 42 𝑚𝑚 = 1318,8 𝑚𝑚2

𝑎2 = 498,48 𝑚𝑚2

𝑏1 & 3 =𝜋

4× 𝑑2 =

3,14

4× (10 𝑚𝑚)2 = 78,5 𝑚𝑚2

𝐴 = 𝑎1 + 𝑎2 + 𝑎3 + 𝑏1 + 𝑏3

𝐴 = (2 × 1318,8 𝑚𝑚2) + 494,55 𝑚𝑚2 + (2 × 78,6 𝑚𝑚2)

𝐴 = 3293,08 𝑚𝑚2

Tabel 4.12 Dimensi dan perhitungan Luas Penampang (A) spesimen 8 dan 10 dari

Paduan. Al -8,5%Si -2%Cu

Nomor Spesimen

d1 (mm)

d2 (mm)

d3 (mm)

t1 (mm)

t2 (mm)

t3 (mm)

a1 (mm2)

a2 (mm2)

a3 (mm2)

b1 (mm2)

b3 (mm2)

A (mm2)

8 10 6,35 10 42 25 42 1318,8 498,48 1318,8 78,5 78,5 3293,08

15 10 6,30 10 42 25 42 1318,8 494,55 1318,8 78,5 78,5 3289,15

𝐿𝑎𝑗𝑢 𝐾𝑜𝑟𝑜𝑠𝑖 (𝑚𝑑𝑑) =𝑚

𝐴 × 𝑡

𝐿𝑎𝑗𝑢 𝐾𝑜𝑟𝑜𝑠𝑖 (𝑚𝑑𝑑) =8 𝑚𝑔

3,28915 𝑑𝑚3 × 60 𝑑𝑎𝑦= 0,04049 𝑚𝑑𝑑

Tabel 4.13 Perhitungan Laju Korosi Spesimen 8 dan 10 dari Paduan Al -8,5%Si -

2%Cu

Nomor Spesimen

A (dm2) perubahan

massa (mg)

waktu (day)

laju korosi (mdd)

8 0,329308 8 60 0,4049

15 0,328915 110,5 120 2,7996


55

4.2 Pembahasan

Pada penelitian ini proses pembuatan spesimen, pengujian korosi dan proses

pengujian mekanik dapat berjalan dengan baik. Proses pembuatan spesimen

dilakukan secara manual. Peleburan aluminium dan paduannya menggunakan

burner dengan bahan bakar solar. Pengecoran dilakukan menggunakan cetakan

gerabah. Proses machining dilakukan dengan gergaji dan mesin bubut. Dari proses

tersebut, menghasilkan 30 buah spesimen yang terdiri dari 15 buah spesimen

aluminium kondisi awal dan 15 buah spesimen aluminium paduan Al -8,5%Si -

2%Cu. Semua spesimen ditimbang di Lab. Analisa Pusat, Fakultas Farmasi,

Universitas Sanata Dharma, kemudian diberi nomor. Pada tanggal 15 Desember

2015 spesimen mulai diberi perlakuan korosi dengan ditinggal di Pantai Pelangi,

Parangtritis, Bantul, Daerah Istimewa Yogyakarta. Setiap tanggal 15, 3 buah

spesimen diambil sebagai data korosi. Spesimen ditimbang di Lab. Analisa Pusat

serta diuji tarik di Lab 2. Ilmu Logam, Fakultas Teknik Mesin, Universitas Sanata

Dharma pada 2 hari setelahnya.

Proses pengambilan di pantai dilakukan sebanyak 4 kali berutut-turut setiap

tanggal 15, untuk data bulan ke-1, ke-2, ke-3 dan ke-4. Pengambilan data korosi

berakhir pada tanggal 15 April 2016.

4.2.1 Pembahasan Pengujian Massa Jenis

Pada tabel 4.4 dan 4.5 massa jenis menunjukan perbedaan rata-rata aluminium

kondisi awal yaitu 2675,89 gr/dm3 dan paduan Al -8,5%Si -2%Cu yaitu 2715,65

gr/dm3. Selisih peningkatan massa jenis antara Al kondisi awal dan paduan Al -

8,5%Si sebesar 39,76 gr/dm3. Peningkatan massa jenis dari paduan Al-Si-Cu

dikarenakan 2% massa aluminium digantikan oleh 2% massa tembaga, dari massa

jenis tembaga teoritis yaitu 8930 gr/dm3. Massa jenis paduan Al-Si-Cu ini juga

dipengaruhi 8,5% massa Silikon yang menggantikan 8,5% massa aluminium

dengan massa jenis silikon teoritis 2329 gr/dm3.

Perbedaan massa jenis aluminium kondisi awal sebelum proses pengecoran

yaitu 2698,51 gr/dm3, dan sesudah proses pengecoran yaitu 2675,89 gr/dm3

disebabkan karena proses pengecoran yang dilakukan secara manual. Pengecoran


56

secara manual memiliki kemungkinan adanya udara yang terjebak saat pengecoran

dan menyebabkan adanya vacancy atau kekosongan pada batas butir sehingga

menyebabkan turunnya massa jenis.

4.2.2 Pembahasan Pengujian Tegangan Tarik Terhadap Korosi

Pada Tabel 4.6 dan Tabel 4.7 nilai tegangan tarik menunjukan perbedaan

antara Al kondisi awal dan paduan Al -8,5%Si -2%Cu, maupun nilai tegangan tarik

tiap bulannya, seperti disajikan pada Gambar 4.2

Gambar 4.2 Hubungan Tegangan Tarik dan Lama Perlakuan Korosi antara

Al kondisi awal dengan Al Paduan (Al -8,5%Si -2%Cu).

Gambar 4.2 didapatkan dengan menentukan rata-rata data perbulan, kemudian

diurutkan menurut bulannya, dan dibandingkan antara Al murni dan paduan Al -

8,5%Si -2%Cu.

Pada Gambar 4.2 dapat diamati kekuatan tarik sebelum perlakuan korosi Al

paduan (Al -8,5%Si -2%Cu), lebih tinggi daripada Al kondisi awal. Pada kondisi 0

bulan kekuatan tarik dari Al kondisi awal adalah 112,71 MPa dan paduan Al -

8,5%Si -2%Cu sebesar 130,04 MPa.

0

20

40

60

80

100

120

140

0 1 2 3 4

Tega

nga

n T

arik

(M

Pa)

Lama Perlakuan Korosi (bulan)

Al kondisi awal

Al -8,5%Si -2%Cu


57

Dapat diamati pula, antara Al kondisi awal dan paduan Al -8,5%Si -2%Cu

bahwa keduanya mengalami penurunan kekuatan tarik. Namun pada paduan Al -

8,5%Si -2%Cu terdapat penurunan yang sangat drastis pada bulan ke-2, bulan ke-

3, dan ketidakstabilan data dikarenakan peningkatan kekuatan tarik pada bulan ke-

4. Pada Tabel 4.7 data pada bulan ke-2 nomor spesimen 7, 8, 9, 10, 11 dan 12

berturut-turut memiliki kekuatan tarik 130,85 Mpa; 118,27 Mpa; 28,94 Mpa; 61,27

Mpa; 110,15 Mpa dan 34,66 Mpa. Pada data nomor 9, 10 dan 12 memiliki

kejanggalan. Dapat dilihat pula pada massa jenis Al -8,5%Si -2%Cu Tabel 4.3

nomor 9, 10 dan 12 berturut memiliki massa jenis 2540,26 gr/dm3; 2646,71 gr/dm3

dan 2455,29 gr/dm3. Pada pembuktian data Tabel 4.7 dan Tabel 4.3 penulis

menyimpulkan adanya ketidaksempurnaan pengecoran sehingga terjadi vacancy

yang dapat mengurangi massa jenis serta sangat mempengaruhi berkurangnya

kekuatan tarik spesimen.

Gambar 4.3 Perbaikan Hubungan Tegangan Tarik dan Umur antara Al murni

dengan Al Paduan (Al -8,5%Si -2%Cu).

Dengan mencoba menghilangkan data nomor spesimen 9, 10, 12 dari grafik

seperti disajikan pada Gambar 4.3, didapatkan kekuatan tarik Al paduan (Al -

8,5%Si -2%Cu) perbulannya secara berturut-turut adalah 130,04 MPa; 124,74 MPa;

124,56 MPa; 110,15 MPa dan 122,63 MPa. Pada Gambar 4.3 nilai kekuatan tarik

0

20

40

60

80

100

120

140

0 1 2 3 4

Tega

nga

n t

arik

(M

Pa)

Umur (bulan)

Al kondisi awal

Al -8,5%Si -2%Cu


58

yang kurang baik dihilangkan, sehingga gambar menunjukan penurunan yang tidak

signifikan. Pada Gambar 4.3 Analisa yang dapat diambil adalah perlakuan korosi

selama 4 bulan masih belum berikan hasil yang signifikan pada kekuatan tarik Al

paduan (Al -8,5%Si -2%Cu) dikarenakan kadar 8,5% Silikon yang dapat

meningkatkan ketahanan korosi material.

Penurunan yang sangat signifikan terjadi pada Al kondisi awal dikarenakan

kondisi udara di pinggir pantai yang bersifat korosif. Kadar garam atau NaCl pada

udara pinggir pantai sangat mudah bereaksi dengan aluminium dan menghasilkan

Aluminium Klorida (AlCl3). Aluminium klorida berbentuk seperti butiran berwarna

putih dan menempel pada permukaan. Pada saat udara menjadi lembab atau saat

pagi hari udara menghasilkan embun. Terjadi reaksi kimia seperti

𝐴𝑙𝐶𝑙3 + 3𝐻2𝑂 → 𝐴𝑙(𝑂𝐻)3 + 3𝐻𝐶𝑙

Dapat disimpulkan ketika Aluminium klorida bereaksi dengan uap air tidak

terbentuk Aluminium oksida yang bersifat melindungi spesimen dari korosi.

Sehingga terjadi pengikisan pada permukaan selama perlakuan korosi di pinggir

pantai. Permukaan spesimen yang terkikis ini menyebabkan penurunan kekuatan

tarik yang sangat signifikan. Pada hasil penelitian data menunjukkan, secara

keseluruhan pada Al kondisi awal dan Al paduan (Al -8,5%Si -2%Cu) tetap

mengalami penurunan kekuatan tarik.

4.2.3 Pembahasan Pengujian Korosi

Perlakuan korosi selama 4 bulan mempengaruhi adanya perubahan massa dan

diameter. Pada Tabel 4.8 dan Tabel 4.9 dapat diamati perubahan masssa yang

menunjukan perbedaan antara Al kondisi awal dan paduan Al -8,5%Si -2%Cu,

maupun perubahan massa tarik tiap bulannya, seperti disajikan pada Gambar 4.4


59

Gambar 4.4 Hubungan Pertambahan Massa dan Umur antara Al kondisi awal

dengan Al Paduan (Al -8,5%Si -2%Cu).

Pada bulan ke-1, ke-2, ke-3, dan ke-4 berturut-turut Al kondisi awal rata-

rata massa bertambah 0,0067 gram; 0,0143 gram; 0,014 gram; dan 0,020 gram.

Pada Al Paduan (Al -8,5%Si -2%Cu) bulan ke-1, ke-2, ke-3, dan ke-4 berturut-turut

rata-rata massa bertambah 0,002 gram; 0,0075 gram; 0,0083 gram; dan 0,017 gram.

Pada Gambar 4.4 dapat diamati bahwa pertambahan massa Al kondisi awal

cenderung lebih tinggi daripada Al Paduan (Al -8,5%Si -2%Cu). Rata-rata

perubahan massa Al kondisi awal tidak jauh berbeda dari paduan Al dengan

penambahan 8,5%Si -2%Cu. Rata-rata perubahan massa dari Al kondisi awal

adalah 0,0047 gram dan Al Paduan (Al -8,5%Si -2%Cu) adalah 0,0043 gram.

Perubahan massa Al kondisi awal lebih tinggi dari Al paduan (Al -8,5%Si -2%Cu)

karena kadar Si pada spesimen Al Paduan (Al -8,5%Si -2%Cu) membantu

mengurangi reaksi dengan klorida. Spesimen yang memiliki kadar Si akan lebih

sedikit menghasilkan Aluminium klorida.

Perubahan massa pada spesimen diikuti juga dengan adanya perubahan

diameter yang disajikan pada Tabel 4.10 dan Tabel 4.11. Rata-rata perubahan

diameter pada Al kondisi awal dan Al Paduan (Al -8,5%Si -2%Cu) hampir sama

yaitu 0,05 mm pada bulan ke-1 dan ke-2, kemudian pada bulan ke-3 dan ke-4 0,10-

0.0000

0.0020

0.0040

0.0060

0.0080

0.0100

0.0120

0.0140

0.0160

0.0180

0.0200

0.0220

0.0240

0 1 2 3 4

Per

tam

bah

an m

assa

(gr

am)

Waktu (Bulan)

Al -8,5%Si -2%Cu

Al kondisiawal


60

0,15 mm pada Al kondisi awal dan 0,10-0,3 mm pada Al Paduan (Al -8,5%Si -

2%Cu.

Pada Tabel 4.11 perubahan massa Al paduan (Al -8,5%Si -2%Cu) hanya

terdapat 2 data yang massanya berkurang. Nomor spesimen 8 pada 2 bulan

perlakuan korosi dan nomor spesimen 15 pada 4 bulan perlakuan korosi, sehingga

laju korosi dapat dihitung seperti pada Tabel 4.12 dan Tabel 4.13.

Perubahan diameter dan perubahan massa ini disebabkan adanya

Aluminium klorida yang menempel pada spesimen yang bersifat merusak

permukaan namun cenderung menempel pada permukaan. Namun secara

keseluruhan perubahan massa dan perubahan diameter tidak terlalu signifikan

terjadi.

Gambar 4.5 Spesimen dengan nomor 15 pada Al Paduan (Al -8,5%Si -2%Cu)

setelah mengalami 4 bulan perlakuan korosi.

Pada penelitian ini, terdapat spesimen dengan nomor 15 Al Paduan (Al -

8,5%Si -2%Cu) yang tidak diuji tarik karena terjadi korosi yang cukup parah.

Sehingga adapun pembahasan sebagai berikut.


61

Pada Gambar 4.4 diamati spesimen nomor 15 ini memiliki cacat awal yaitu

adanya rongga/kekosongan pada bagian dalam. Ada dua kemungkinan yang terjadi

pada spesimen ini. Pertama, ada ketidakmerataan Si menyebabkan korosi membuat

celah masuk ke rongga. Kedua, adanya celah kecil yang menyebabkan korosi

mengikis bagian luar sehingga membuka rongga. Pada rongga sulit masuknya udara

menyebabkan kadar bagian dalam rongga menjadi asam yang sehingga merusak

bagian dalam spesimen dengan cepat. Fenomena ini membuktikan material paduan

yang memiliki ketahanan korosi yang baik, masih dapat terkorosi disebabkan oleh

pengecoran yang kurang sempurna.


62

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian ini, maka ini dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Pengaruh penambahan 8,5%Si-2%Cu menghasilkan peningkatan massa

jenis sebesar 1,54% dari kondisi awal, menjadi 2715,65 gr/dm3. Pada

kekuatan tarik pengaruh penambahan 8,5%Si-2%Cu meningkatkan

kekuatan tarik sebesar 15% dari kondisi awal, menjadi 130,04 MPa.

2. Perlakuan korosi selama 4 bulan pada paduan Al dengan penambahan

8,5%Si-2%Cu, tidak memberikan penurunan yang signifikan pada nilai

kekuatan tarik yaitu sebesar 5,68% dari awal sebelum perlakuan korosi

hingga pada bulan ke-4 menjadi 122,63 MPa. Pada Al kondisi awal

perlakuan korosi menyebabkan penurunan rata-rata kekuatan tarik sebesar

75,45% dari awal sebelum perlakuan korosi hingga pada bulan ke-4 menjadi

27,67 MPa.

3. Perlakuan korosi selama 4 bulan tidak memberikan perubahan massa dan

perubahan diameter yang signifikan pada Al kondisi awal dan Al dengan

penambahan 8,5%Si -2%Cu. Pertambahan massa Al kondisi awal sebesar

0,0051 gram perbulannya sedangkan pertambahan massa paduan Al paduan

8,5%Si -2%Cu sebesar 0,0043 gram perbulannya.


63

5.2 Saran

Saran yang dapat diberikan agar untuk kedepannya memperoleh hasil yang lebih

baik, adalah sebagai berikut:

1. Sebelum melakukan penelitian sebaiknya peneliti selanjutnya lebih banyak

berkomunikasi untuk metode penelitian yang dipergunakan.

2. Persiapan alat, bahan, dan proses pengecoran dilakukan sedini mungkin,

karena proses ini memakan waktu yang sangat lama.

3. Adanya perancangan alat dan penelitian mengenai alat untuk mengaduk

paduan selama proses peleburan logam, agar diperoleh hasil spesimen yang

lebih homogen.

4. Sebaiknya Laboratorium Ilmu Logam, Universitas Sanata Dharma dapat

menambah alat pengecoran dan memperbaharui alat agar lebih modern.


64

DAFTAR PUSTAKA

Askeland, Donald R., Phule P., 2011, The Science and Engineering of Materials

6th Edition. Solid State, New Delhi.

ASTM A370: Standard Test Method and Definitions for Mechanical Testing of

Steel Products.

Fontana, Mars G., 1986, Corrosion Engineering 3rd Edition, B & Jo Enterprise

PTE LTD, Singapore.

Jones, Denny A., 1992, Principles and Prevention of Corrosion, Macmillan

Publishing Company, Ontario, Canada.

Spiegel, Murray R., Stephens, Larry J., Schaum’s Outlines : Sta tistik Edisi

Ketiga, Erlangga, Jakarta.

Surdia, T., Chijiwa K., 1976, Teknik Pengecoran Logam, edisi kedua. Pradnya

Paramita, Jakarta.

Surdia, T., Saito, S., 1995, Pengetahuan Bahan Teknik, cetakan ketiga. Pradnya

Paramita, Jakarta.

Trethewey, KR., Chamberlain, J., 1991, Korosi untuk Mahasiswa dan

Rekayasawan, PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

Uhlig, HH., 1948, Corrosion Handbook, The Electrochemical Society, Inc., New

York.


65

LAMPIRAN


66

L1. Desain Spesimen Uji Tarik


67

Lampiran 2-12. Grafik Perbandingan Uji Tarik (beban dengan pertambahan panjang) spesimen Al Kondisi Awal dengan spesimen

Paduan Al-8,5%Si-2%Cu.

Lampiran 2. Grafik Perbandingan Uji Tarik (beban dengan pertambahan panjang) spesimen Al Kondisi Awal bulan 0


68



69



70



71



72

Lampiran 7. Grafik Perbandingan Uji Tarik (beban dengan pertambahan panjang) spesimen Paduan Al-8,5%Si-2%Cu. bulan 0


73



74



75



76



77


Daerah Istimewa Yogyakarta


Daerah Istimewa Yogyakarta


78


ditimbang


ditimbang


79

L 16. Lembar Laporan Pengujian Komposisi (a)


80

L 17. Lembar Laporan Pengujian Komposisi (b)


pengaruh korosi lingkungan pantai pada paduan … · i pengaruh korosi lingkungan pantai pada...

Documents