NAMA : REZA RIZKY PRADITYANRP : 12-2012-091

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL

Automotive Alloy Wheel Manufacturer

PENGUJIAN LAJU PEMBEKUAN CASTING ALUMINIUM ALLOY A356.2 PADA WHEEL TIPE K15 RR DENGAN METODE

PENGUKURAN SECONDARY DENDRITE ARMS SPACING

LATAR BELAKANGPT. Pakoakuina Motorcycle merupakan salah satu

perusahaan manufaktur aluminium alloy terkemuka di Indonesia yang memproduksi sebagian besar kebutuhan industri otomotif pada skala nasional maupun internasional. PT. Pakoakuina Motorcycle mengolah bahan mentah berupa aluminium alloy menjadi barang jadi berupa diantaranya cylinder head dan wheel.

Pada proses pengolahan aluminium alloy untuk menghasilkan barang jadi berupa wheel harus melewati beberapa tahapan proses produksi diantaranya proses melting, casting, sprue cut, deburring, heat threatment, flattening, shotblasting, machining, repair painting, hingga proses painting.

Proses casting memiliki pengaruh besar terhadap kualitas hasil cetakan terutama potensi terdapatnya defect atau cacat. Cacat hasil casting antara lain dipengauhi parameter laju pembekuan casting.Atas dasar tersebut penelitian dilakukan untuk mengetahui laju pembekuan pada hasil casting wheel tipe K15G RR yang pengujian dan penelitiannya dilakukan di PT. Pakoakuina Motorcycle Karawang.

TUJUANUntuk mengetahui laju pembekuan casting pada wheel tipe K15G RR dengan metode pengukuran Secondary

Dendrite Arm Spacing (SDAS) dan pengaruhnya terhadap struktur mikro.

BATASAN MASALAHPenelitian ini hanya dibatasi pada

proses pengukuran laju pembekuan casting menggunakan metode

pengukuran SDAS.

SECONDARY DENDRITE ARMS SPACING (SDAS)

Jarak antara pusat-pusat dua lengan dendrit sekunder yang berdekatan ditentukan oleh

kecepatan proses pendinginan, dengan pendinginan yang sangat

lambat SDAS yang dihasilkan akan menjadi lebih besar.

Diantara lengan dendrite banyak terdapat fasa Si eutektik.

SDAS

Silikon Eutektik Aluminium

Flattening

Shotblasting

Sprue cut

Melting

Casting

Deburring

Heat treatment Machining

Painting

PROSES PRODUKSI CASTING VELG

Suatu proses produksi yang menfaatkan perubahan fasa dari fasa cair kemudian membeku dan menjadi sebuah padatan dengan bentuk sesuai

cetakan yang diinginkan.

CASTING

Ingot virgin Ingot ex-chip Return wheel defectProses peleburan

material aluminium di dalam furnace sampai temperatur 690°-720°C

MELTING

» Virgin Ingot adalah ingot murni yang memiliki kandungan komposisi kimia aluminium sekitar ± 93%. Tipe virgin ingot yang dipakai pada proses produksi di PT. PakoAkuina Motor Cycle adalah A356.2

» Proses pembersihan metal hasil proses melting dari kotoran dan gas melalui proses Fluxing dan GBF (Gas Bubble Filtration).

GDC (Gravity Dies Casting)

Mesin Sprue cut

Proses pemotongan sprue & riser pada produk casting.

SPRUE CUT

Rotary bar Orbital sander

Proses penghilangan burry & finishing permukaan produk dengan amplas

DEBURRING

Mesin Heat treatmentProses perlakuan panas untuk meningkatkan kemampuan mekanis produk.

HEAT TREATMENT

Standart AktualT Solution 520o-540oC 535oCT Quenching 70oC 70oCT Aging 155oC 165oCCycle Time 48 menit 50 menitKekerasan 30-60 HRB 45.83 HRB

Mesin FlatteningProses penekanan / pembentukan untuk memperbaiki kerataan produk

FLATTENING

Mesin ShotblastingProses perlakukan permukaan dengan tembakan butiran baja (steel shot/cut wire)

SHOTBLASTING

Mesin CNCProses permesinan untuk memotong bagian produk agar sesuai dengan spesifikasi pelanggan

MACHINING

Line Painting

Proses pengecatan permukaan produk

PAINTING

MULAI

1. Pembuatan Sampel- Pemotongan

2. Pemolesan Permukaan Sampel Mesh : 120, 320, 600, 1000, 1200

3. Pemeriksaan Permukaan : visual & mikroskopik

4. Pengambilan foto permukaan sampel

5. Perhitungan teoritik SDAS

SELESAI

DIAGRAM ALIRPROSES

PENGUJIAN

PEMBUATAN SAMPELRaw material : virgin ingot (A356.2), ingot ex.chips altika, return

wheel, dan sisa casting berupa riser

Paduan Aluminium A356.2 merupakan salah satu paduan aluminium yang cocok dipakai untuk material velg-racing sepeda motor. Karena

paduan ini mempunyai beberapa kelebihan seperti; ringan, tahan korosi dan warnanya menarik.

Komposisi Kimia Aluminium Alloy A356.2

Component Si Cu Mg Ti Fe Mn Zn Al

Wt % 6.5-7.5 0.10 0.30-0.45 0.20 0.12 0.05 0.05 93

Sampel diambil dari potongan hasil casting dengan GDC (Gravity Die Casting) velg tipe K15 RR . Sample dipotong secara melintang agar didapat beberapa bagian dari velg yang

akan diuji struktur mikro.

SPRUE

RAISERSPOKE

HUB

Sampel mengalami proses pemotongan dari beberapa bagian sehingga dimensinya menjadi lebih kecil

disesuaikan dengan ukuran cetakan mounting. Pada pengujian ini, pengukuran SDAS menggunakan 32 buah

sampel yang nantinya setiap sampel digunakan untuk pengujian struktur mikro

PEMOLESAN PERMUKAAN SAMPEL

Pemolesan sampel bertujuan untuk menghaluskan salah satu permukaan sampel, karena pengujian dilakukan

pada satu sisi permukaan yang halus. Pemolesan dilakukan dengan menggunakan mesin poles dan

menggunakan tingkatan kekasaran abrasive dari mulai mesh : 600, 1000, 1500, 2000, 2500.

PEMERIKSAAN PERMUKAAN SAMPEL

Proses ini dilakukan pada saat pemolesan berlangsung, setiap beberapa menit dilakukan pemeriksaan

permukaan sampel dengan mata telanjang, yang dilihat adalah kerataan permukaan dan juga alur dari

permukaan sampel

PEMERIKSAAN SECARA VISUAL

PEMERIKSAAN DENGAN MENGGUNAKAN MIKROSKOP

Proses pemeriksaan ini adalah dengan mengamati sampel lebih detail dengan menggunakan mikroskop dengan pembesaran 100x untuk melihat permukaan

lebih jelasnya. Bila hasil pemeriksaan ini menunjukkan masih banyak alur yang terdapat pada sampel maka

dilakukan proses pemolesan kembali hingga didapatkan permukaan yang rata dan halus.

PENGAMBILAN FOTO PERMUKAAN SAMPEL

Pengambilan foto dilakukan dengan menggunakan mikroskop yang telah dilengkapi kamera dengan

pembesaran hingga 100x dengan mengambil 3 gambar dengan 3 tempat yang berbeda pada sampel yang sama.

PERHITUNGAN TEORITIK SDAS PENGUKURAN NILAI SECONDARY DENDRITE

ARMS SPACING (SDAS)

Software Clemex Vision Professional Edition

Foto struktur mukro dari sampel akan di proses setelah foto telah di input kedalam perangkat lunak ini

Untuk mendapatakn nilai Grey Threshold yang tepat harus dilakukannya spekulasi untuk

mengetahui nilai Count tertinggi.

Hasil dari pengukuran yang akan digunakan merupakan nilai rata-rata SDAS yang

didapat dari tahapan proses yang dilakukan menggunaka perangkat lunak ini dengan memilih “OBJM2 Count –

SectLenghtArrms”, sehingga hasil yang muncul akan

sesuai dengan yang diinginkan yaitu nilai SDAS

dari foto struktur mikro yang di input ke dapam

perangkat lunak ini.

PERHITUNGAN WAKTU PEMBEKUAN CORAN

PERSAMAAN KIRCWOOD

 Dimana : SDAS : Secondary Denrite Arms Spacing () : Konstanta kekasaran material (8.99)

tf : Waktu pembekuan coran (s) Jadi, untuk mencari waktu pembekuan coran dapat menggunakan persamaan : 

 

9.127

22

15.71

08

17.81

21

20.40

87

21.54

65

22.46

92

26.32

64

30.59

68

31.75

81

38.97

27

52.81

40.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

SDAS vs Solidification time

Solidification time (s)

SDAS

(µm

)

Grafik SDAS vs Solidification Time

SAMPEL 6

SAMPEL 29

Sampel Rata-rata SDAS (µm) Waktu Solidifikasi (s)6 34.6 53

Sampel Rata-rata SDAS (µm) Waktu Solidifikasi (s)29 19 9

Setelah melakukan serangkaian tahapan proses pengujian laju pembekuan casting aluminium alloy A356.2 pada sampel wheel K15 RR dengan menggunakan metode

pengukuran SDAS (Secondary Dendrite Arms Spacing), Ada beberapa hal yang menjadi bahan pertimbangan untuk dianalisa. Hal-hal tersebut adalah sebagai berikut :

 Proses penghalusan permukaan sampel perlu mendapat perhatian terutama mengenai teknik pengampelasan, sampel-sampel dan tekanan yang terjadi pada sampel dengan abbrasive saat pengampelasan akan mempengaruhi kualitas dari permukaan sampel.

Goresan atau kotoran yang terdapat pada permukaan sampel setelah proses pemolesan dapat mempengaruhi nilai SDAS yang diidapat dari perangkat lunak Clemex Vision

Professional Edition.

Pada sampel 29 memiliki bentuk butir yang cenderung lebih kecil dibandingkan dengan sampel yang lainnya, dikarenakan waktu pembekuan yang sangat cepat.

Waktu pembekuan paling lama memiliki ukuran butir yang cenderung besar terdapat pada sampel 19.

Terdapat fenomena mikroskopik pada sampel 14 dan15 yaitu berupa porositas dan penyusutan atau cacat shrinkage

KESIMPULANSetelah melakukan serangkaian tahapan proses pengujian laju pembekuan

casting aluminium alloy A356.2 pada spesimen wheel K15 RR dengan menggunakan metode pengukuran SDAS (Secondary Dendrite Arms Spacing)

dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

Beberapa faktor yang mempengaruhi nilai laju pembekuan casting aluminium alloy A356.2 pada spesimen wheel K15 RR dengan metode pengukuran SDAS

yaitu goresan, cacat dan kotoran pada permukaan spesimen setelah proses pemolesan serta pengambilan gambar struktur mikro pada spesimen.

Waktu pembekuan paling lama yaitu 54 detik memiliki ukuran butir yang cenderung besar terdapat pada spesimen 19.

Pada spesimen 29 memiliki bentuk butir yang cenderung lebih kecil dibandingkan dengan spesimen yang lainnya, dikarenakan waktu pembekuan

yang sangat cepat yaitu 9 detik.

Semakin lama laju solidifikasi maka besar ukuran SDAS (Secondary Dendrite Arms Spacing) pada butir Al-Si akan semakin besar.

SARANMencoba menggunakan beberapa metode dan software yang berbeda, kemudian membandingkan hasilnya dari

setiap metode pengujian utuk mengetahui ketepatan hasil pengujian.

TERIMAKASIH