i
PENGARUH VARIASI KOMPOSISI FLY ASH SEBAGAI MATERIAL CETAKAN PADA PENGECORAN ALUMINIUM TERHADAP
CACAT PERMUKAAN, KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO
SKRIPSI
Skripsi ini ditulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Mesin
oleh
Hanika Faris Pradana
5201413023
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2017
ii
iii
iv
PERNYATAAN KEASLIAN
Yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Hanika Faris Pradana
NIM : 5201413023
Program Studi : Pendidikan Teknik Mesin
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini merupakan hasil karya saya sendiri
dan belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu
Perguruan Tinggi dan sepanjang pengetahuan saya dalam skripsi ini tidak terdapat
karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali
yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Semarang, Juli 2017
Yang Menyatakan,
Hanika Faris Pradana
v
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO
1. Orang pintar belajar keras untuk melamar pekerjaan. Orang goblok
itu berjuang keras untuk sukses supaya bisa bayar pelamar kerja.
(Bob Sadino)
2. “Bekerjalah untuk urusan duniamu seakan-akan engkau hidup
selama-lamanya dan bekerjalah untuk urusan akhiratmu seakan-
akan engkau mati besok”. (Al-Hadist).
3. “Kesabaran sejati terletak didalam kemampuan memikul dengan
tabah yang tak terpikul”. (Hiroshi Minami).
PERSEMBAHAN
Skripsi ini Saya Persembahkan kepada:
1. Ayahanda HARNUJI dan Ibunda NINIK SUPRIYANI tercinta yang
telah memberikan kasih sayang tanpa pamrih dan doanya kepadaku.
2. Ananda PRADIPTA ARYA WISMAYA tersayang yang telah
memberikan semangat dan mendukungku selama ini.
3. SPECIAL SOMEONE yang telah menemani berjuang dari awal dan
selalu memberikan semangat di setiap hari-hariku.
4. Sahabat-sahabat terbaikku yang selalu ada untukku.
5. Teman-teman seperjuangan rombel 1 Pendidikan Teknik Mesin yang
selalu membantuku dalam penyelesaian skripsi ini.
6. Almamater tercinta Universitas Negeri Semarang.
vi
ABSTRAK
Faris Pradana, Hanika. 2017. Pengaruh Variasi Komposisi Fly Ash sebagai
Material Cetakan pada Pengecoran Aluminium terhadap Cacat Permukaan,
Kekerasan dan Struktur Mikro. Skripsi. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Negeri Semarang. Drs. Sunyoto, M.Si dan Drs. Pramono, M.Pd.
Kata Kunci: Fly Ash, Cacat Permukaan, Pengujian Kekerasan, Struktur Mikro
Penggunaan batu bara sebagai bahan bakar dapat menimbulkan
pencemaran udara di lingkungan sekitar Pembangkit Listrik Tenaga Uap yang
disebabkan oleh fly ash (abu terbang). Fly Ash (FA) merupakan sumber polusi
dari sisa bahan bakar batu bara yang dapat dimanfaatkan sebagai campuran
cetakan pengecoran logam. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui secara empiris
pengaruh komposisi fly ash sebagai material cetakan pada proses pengecoran
aluminium terhadap cacat permukaan, kekerasan dan struktur mikro.
Metode penelitian yang digunakan adalah penelitian eksperimen. Teknik
pengumpulan data yang digunakan adalah metode observasi. Teknik analisis data
yang digunakan yaitu analisis statistik deskriptif.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada variasi komposisi 4 (FA 86%,
Semen 12%, Air 2%) mengalami kegagalan karena cetakan tersebut runtuh saat
proses penuangan benda cor. Pemeriksaan cacat pada masing-masing spesimen
menunjukkan bahwa variasi komposisi 3 (FA 84%, Semen 12%, Air 4%) terdapat
cacat yang lebih sedikit. Hasil uji kekerasan pada komposisi cetakan variasi
komposisi 1 (FA 80%, Semen 12%, Air 8%) memiliki rata-rata nilai kekerasan
99,6 HV, variasi komposisi 2 (FA 82%, Semen 12%, Air 6%) memiliki rata-rata
nilai kekerasan 90,5 HV, variasi komposisi 3 (FA 84%, Semen 12%, Air 4%)
memiliki rata-rata nilai kekerasan 78,5 HV. Sedangkan hasil uji struktur mikro,
pada variasi komposisi 1 (FA 80%, Semen 12%, Air 8%) menunjukkan bahwa
partikel Al berbentuk kasar, teratur serta berwarna putih dan struktur kandungan
silisium yang terlihat lebih jelas dibandingkan spesimen variasi komposisi yang
lainnya.
Saran untuk penelitian selanjutnya, fly ash perlu dikaji ulang penggunaan
komposisi yang tepat supaya dapat digunakan sebagai cetakan pengecoran
aluminium yang menghasilkan produk cor yang baik. Apabila ingin menghasilkan
produk cor aluminium yang memiliki nilai kekerasan tinggi, maka sebaiknya
penggunaan kadar air harus di atas 7%.
vii
PRAKATA
Alhamdulillah, puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah swt, sebagai
ungkapan syukur bahagia yang telah memberikan taufik serta hidayah-Nya
sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan karya ini.
Skripsi dengan judul “Pengaruh Variasi Komposisi Fly Ash sebagai
Material Cetakan pada Pengecoran Aluminium terhadap Cacat Permukaan,
Kekerasan dan Struktur Mikro” akhirnya dapat penulis selesaikan. Skripsi ini
merupakan salah satu tugas akhir dalam menyelesaikan kuliah Program Strata
Satu (S1) pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin Universitas Negeri
Semarang. Sumbang saran sangat penulis harapkan demi kesempurnaan karya ini.
Sebagaimana karya pada umumnya, banyak pihak yang terlibat dalam
penyelesaian skripsi ini. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih
setulus-tulusnya kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Fathur Rokhman, M.Hum. selaku Rektor Universitas Negeri
Semarang.
2. Bapak Dr. Nur Qudus, M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Negeri Semarang.
3. Bapak Rusiyanto, S.Pd., M.T. selaku Ketua Program Studi Pendidikan
Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang.
4. Bapak Drs. Sunyoto, M.Si. selaku pembimbing I, yang dengan ketulusan dan
kearifannya telah membimbing, memotivasi dan mengarahkan penulis demi
penyelesaian penyelesaian penulisan skripsi ini.
viii
5. Bapak Drs. Pramono, M.Pd. selaku pembimbing II, yang dengan ketulusan
dan kearifannya telah membimbing, memotivasi dan mengarahkan penulis
demi penyelesaian penulisan skripsi ini.
6. Bapak-Ibu Dosen Universitas Negeri Semarang, karena berkat ilmu yang
diajarkannya telah membukakan pikiran, mata, dan hati penulis sehingga
bermanfaat dalam penelitian ini.
7. Staf perpustakaan Universitas Negeri Semarang dan UPT Perpustakaan
Daerah Semarang yang telah menyediakan buku-buku referensi, media
internet, sehingga membantu kelancaran penyelesaian skripsi ini.
8. Kepada keluarga dan sahabat-sahabat tercinta yang telah memberikan
dukungan secara meterial maupun immaterial guna terselesaikannya
penyusunan skripsi ini.
9. Kepada semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu yang telah
membantu penyelesaian tugas ini kami ucapkan terima kasih.
Akhirnya, harapan penulis semoga Allah swt memberikan balasan pahala
kepada mereka dengan sebaik-baik balasan, dan mudah-mudahan skripsi ini
bermanfaat sebagai sumbangan ilmiah bagi kelangsungan tradisi keilmuan. Amin.
Semarang, Juli 2017
Penyusun,
Hanika Faris Pradana
ix
DAFTAR ISI
JUDUL ................................................................................................................. i
HALAMAN PESETUJUAN .............................................................................. ii
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. iii
PERNYATAAN KEASLIAN ............................................................................. iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ...................................................................... v
ABSTRAK ........................................................................................................... vi
PRAKATA ........................................................................................................... vii
DAFTAR ISI ........................................................................................................ xi
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xiv
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xv
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xx
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah ..................................................................... 1
1.2 Identifikasi Masalah ........................................................................... 4
1.3 Pembatasan Masalah .......................................................................... 4
1.4 Rumusan Masalah .............................................................................. 5
1.5 Tujuan Penelitian................................................................................ 6
1.6 Manfaat Penelitian.............................................................................. 6
BAB II KAJIAN PUSTAKA
2.1 Kajian Teori........................................................................................ 8
2.1.1 Pengertian Pengecoran Logam .................................................... 8
x
2.1.2 Cetakan Pasir ............................................................................... 9
2.1.3 Fly Ash ........................................................................................ 10
2.1.4 Aluminium .................................................................................. 11
2.1.5 Cacat Permukaan ......................................................................... 13
2.1.6 Pemeriksaan Struktur Mikro ....................................................... 14
2.1.7 Kekerasan .................................................................................... 17
2.1.8 Kekerasan Vikers pada Pengujian Kekerasan Aluminum ........... 19
2.2 Kajian Penelitian yang Relevan ......................................................... 20
2.3 Kerangka Pikir Penelitian................................................................... 22
2.4 Hipotesis ............................................................................................. 23
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Jenis dan Desain Penelitian ................................................................ 25
3.1.1 Jenis Penelitian ............................................................................ 25
3.1.2 Desain Penelitian ......................................................................... 25
3.2 Bahan dan Alat Penelitian .................................................................. 26
3.2.1 Bahan........................................................................................... 26
3.2.2 Alat .............................................................................................. 27
3.3 Bentuk Spesimen ................................................................................ 30
3.4 Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................ 31
3.4.1 Tempat Penelitian........................................................................ 31
3.4.2 Waktu Penelitian ......................................................................... 31
3.5 Variabel Penelitian ............................................................................. 32
3.6 Teknik Pengumpulan Data ................................................................. 33
xi
3.7 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian ................................................. 35
3.8 Proses Penelitian ................................................................................ 36
3.8.1 Proses Pembuatan Spesimen ....................................................... 36
3.8.2 Langkah-langkah Pengujian ........................................................ 38
3.9 Analisis Data ...................................................................................... 39
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian .................................................................................. 41
4.1.1 Hasil Uji Komposisi Kimia Fly Ash............................................ 42
4.1.2 Hasil Uji Komposisi Aluminium ............................................... 43
4.1.3 Hasil Pemeriksaan Cacat ............................................................ 43
4.1.4 Hasil Uji Kekerasan Micro Vickers............................................. 52
4.1.5 Hasil Uji Struktur Mikro ............................................................. 54
4.2 Pembahasan ......................................................................................... 58
4.2.1 Komposisi Kimia Fly Ash .......................................................... 58
4.2.2 Pemeriksaan Cacat ....................................................................... 59
4.2.3 Struktur Mikro ............................................................................. 61
4.2.4 Kekerasan Micro Vickers............................................................. 63
BAB V PENUTUP
5.1 Simpulan .............................................................................................. 65
5.2 Saran ................................................................................................... 66
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 68
LAMPIRAN ......................................................................................................... 70
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 : Hasil Uji Komposisi Kimia Fly Ash ................................................... 11
Tabel 3.1 : Jadwal Penelitian ................................................................................ 32
Tabel 3.2 : Lembar Pengamatan Hasil Pengujian ................................................. 34
Tabel 4.1 : Hasil Uji Komposisi Kimia Fly Ash ................................................... 42
Tabel 4.2 : Hasil Uji Komposisi Kimia Aluminium ............................................. 43
Tabel 4.3 : Lembar Pengamatan Hasil Pengujian ................................................. 53
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Coran Paduan Al-Si-Cu ........................................................................ 15
Gambar 2.2 Coran Paduan Al-Si-Mg ....................................................................... 16
Gambar 2.3 Coran Paduan Al-Mg ............................................................................ 16
Gambar 2.4 Cara Pengujian Kekerasan Brinell........................................................ 18
Gambar 3.1 Skema Pengaruh Variabel Penelitian ................................................... 25
Gambar 3.2 Abu Terbang (fly ash) ........................................................................... 26
Gambar 3.3 Semen ................................................................................................... 26
Gambar 3.4 Dapur Crucible ..................................................................................... 27
Gambar 3.5 Rangka Cetakan .................................................................................... 27
Gambar 3.6 Ladel ..................................................................................................... 28
Gambar 3.7 Cetok..................................................................................................... 28
Gambar 3.8 Sarung Tangan ...................................................................................... 28
Gambar 3.9 Timbangan Digital ................................................................................ 29
Gambar 3.10 Saringan ................................................................................................ 29
Gambar 3.11 Cangkul................................................................................................. 29
Gambar 3.12 SEM (Scanning Electron Microscopy) ................................................. 30
Gambar 3.13 Alat Uji Kekerasan Vikers .................................................................... 30
Gambar 3.14 Spesimen Uji ........................................................................................ 31
Gambar 3.15 Diagram Alir Penelitian ........................................................................ 35
Gambar 4.1 Bagian Atas Permukaan Luar Spesimen Hasil Pengecoran Variasi
Komposisi 1 .......................................................................................... 44
Gambar 4.2 Bagian Bawah Permukaan Luar Spesimen Hasil Pengecoran
Variasi Komposisi 1 ............................................................................. 45
Gambar 4.3 Bagian Samping Permukaan Luar (Panjang) Spesimen Hasil
Pengecoran Variasi Komposisi 1 .......................................................... 45
Gambar 4.4 Bagian Samping Permukaan Luar (Lebar) Spesimen Hasil
Pengecoran Variasi Komposisi 1 .......................................................... 45
xiv
Gambar 4.5 Bagian Permukaan Dalam Spesimen Hasil Pengecoran Variasi
Komposisi 1 (Belahan 1) ...................................................................... 46
Gambar 4.6 Bagian Permukaan Dalam Spesimen Hasil Pengecoran Variasi
Komposisi 1 (Belahan 2) ...................................................................... 46
Gambar 4.7 Bagian Atas Permukaan Luar Spesimen Hasil Pengecoran Variasi
Komposisi 2 .......................................................................................... 47
Gambar 4.8 Bagian Bawah Permukaan Luar Spesimen Hasil Pengecoran
Variasi Komposisi 2 ............................................................................. 47
Gambar 4.9 Bagian Samping Permukaan Luar (Panjang) Spesimen Hasil
Pengecoran Variasi Komposisi 2 .......................................................... 47
Gambar 4.10 Bagian Samping Permukaan Luar (Lebar) Spesimen Hasil
Pengecoran Variasi Komposisi 2 .......................................................... 48
Gambar 4.11 Bagian Permukaan Dalam Spesimen Hasil Pengecoran Variasi
Komposisi 2 (Belahan 1) ...................................................................... 48
Gambar 4.12 Bagian Permukaan Dalam Spesimen Hasil Pengecoran Variasi
Komposisi 2 (Belahan 2) ...................................................................... 48
Gambar 4.13 Bagian Atas Permukaan Luar Spesimen Hasil Pengecoran Variasi
Komposisi 3 .......................................................................................... 49
Gambar 4.14 Bagian Bawah Permukaan Luar Spesimen Hasil Pengecoran
Variasi Komposisi 3 ............................................................................. 49
Gambar 4.15 Bagian Samping Permukaan Luar (Panjang) Spesimen Hasil
Pengecoran Variasi Komposisi 3 .......................................................... 50
Gambar 4.16 Bagian Samping Permukaan Luar (Lebar) Spesimen Hasil
Pengecoran Variasi Komposisi 3 .......................................................... 50
Gambar 4.17 Bagian Permukaan Dalam Spesimen Hasil Pengecoran Variasi
Komposisi 3 (Belahan 1) ...................................................................... 50
Gambar 4.18 Bagian Permukaan Dalam Spesimen Hasil Pengecoran Variasi
Komposisi 3 (Belahan 2) ...................................................................... 51
Gambar 4.19 Hasil pengecoran variasi komposisi 4 tampak atas ............................. 51
Gambar 4.20 Hasil pengecoran variasi komposisi 4 tampak samping ..................... 52
Gambar 4.21 Grafik hasil pengujian kekerasan aluminium komposisi 1, 2, dan 3 .... 53
Gambar 4.22 Grafik rata-rata kekerasan aluminium komposisi 1, 2, dan 3 ............... 54
xv
Gambar 4.23 Foto Mikro Spesimen Hasil Pengecoran Variasi Komposisi 1
dengan Pembesaran 200x ..................................................................... 55
Gambar 4.24 Coran Paduan Al-si-Cu (100x) ............................................................. 56
Gambar 4.25 Foto Mikro Spesimen Hasil Pengecoran Variasi Komposisi 1
dengan Pembesaran 500x ..................................................................... 56
Gambar 4.26 Foto Mikro Spesimen Hasil Pengecoran Variasi Komposisi 2
dengan Pembesaran 200x ..................................................................... 57
Gambar 4.27 Foto Mikro Spesimen Hasil Pengecoran Variasi Komposisi 2
dengan Pembesaran 500x ..................................................................... 57
Gambar 4.28 Foto Mikro Spesimen Hasil Pengecoran Variasi Komposisi 3
dengan Pembesaran 200x ..................................................................... 58
Gambar 4.29 Foto Mikro Spesimen Hasil Pengecoran Variasi Komposisi 3
dengan Pembesaran 500x ..................................................................... 58
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1: Perhitungan Persentase Komposisi .................................................. 70
Lampiran 2: SK Dosen Pembimbing Skripsi ........................................................ 72
Lampiran 3: Surat Tugas Penguji Seminar Proposal ............................................ 73
Lampiran 4: Surat Ijin Penelitian .......................................................................... 74
Lampiran 5: Surat Ijin Peminjaman Alat dan Tempat Penelitian ......................... 75
Lampiran 6: Surat Permohonan Ijin Observasi ..................................................... 76
Lampiran 7: Lembar Pernyataan Selesai Revisi Proposal .................................... 77
Lampiran 8: Berita Acara Seminar Proposal Skripsi ............................................ 78
Lampiran 9: Presensi Seminar Proposal Skripsi ................................................... 79
Lampiran 10: Undangan Seminar Proposal Skripsi .............................................. 80
Lampiran 11: Halaman Persetujuan Proposal Skripsi ........................................... 81
Lampiran 12: Persetujuan Seminar Proposal Skripsi ............................................ 82
Lampiran 13: Laporan Pengujian Komposisi Aluminium .................................... 83
Lampiran 14: Laporan Pengujian Analisis Kimia Fly Ash ................................... 84
Lampiran 15: Laporan Pengujian Kekerasan Micro Vickers ................................ 85
Lampiran 16: Surat Keterangan Pengujian ........................................................... 86
Lampiran 17: Surat Tugas Panitia Ujian Sarjana .................................................. 87
Lampiran 18: Dokumentasi Penelitian ................................................................. 88
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Bertambahnya perindustrian di Indonesia menyebabkan peningkatan
kebutuhan listrik. Upaya pemerintah untuk mengatasi hal ini salah satunya dengan
mendirikan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Pembangkit Listrik Tenaga
Uap menggunakan bahan bakar batu bara untuk memproduksi listrik. Penggunaan
batu bara sebagai bahan bakar dapat menimbulkan pencemaran udara di
lingkungan sekitar Pembangkit Listrik Tenaga Uap. Jenis pencemaran udara ini
biasa disebut fly ash.
Fly Ash (abu terbang) merupakan abu ringan hasil pembakaran batu bara
pada pembangkit listrik. Fly Ash dipisahkan dari saluran pembuangan pembangkit
listrik yang berbahan bakar batu bara dengan menggunakan electrostatic atau
mechanical precipitators.
Fly Ash merupakan sumber polusi dari sisa bahan bakar batu bara yang
dapat dimanfaatkan sebagai campuran cetakan pengecoran logam. Zat yang paling
banyak terkandung dalam fly ash adalah silika. Silika merupakan bahan cetakan
yang baik karena mampu menahan temperatur tinggi. Kelebihan unsur silika ini
mampu menahan temperatur tinggi logam, baik logam fero maupun logam non
fero pada cetakan. Karakteristik logam yang mudah diaplikasikan untuk berbagai
macam kebutuhan harus melalui proses pengolahan dengan cara dicor atau lebih
dikenal dengan istilah pengecoran logam (casting).
2
Pengecoran logam adalah proses mencetak suatu benda yang rumit
dengan cara mencairkan logam, selanjutnya dituangkan ke dalam cetakan sesuai
dengan bentuknya. Kemudian setelah logam cair tersebut membeku di dalam
cetakan, lalu dilakukan pembongkaran cetakan dan membersihkan benda hasil
pengecoran selanjutnya di finishing supaya hasilnya bagus.
Sebagian besar industri pengecoran logam menggunakan pasir cetak untuk
membuat cetakan, karena pasir cetak mudah didapatkan di pasaran dan harganya
relatif murah. Penggunaan pasir cetak juga memiliki kelemahan diantaranya
terdapat pasir yang menempel pada benda hasil pengecoran, sehingga
memerlukan proses finishing yang cukup untuk mendapatkan produk sesuai
keinginan.
Hasil pengecoran yang menggunakan cetakan pasir masih banyak
ditemukan cacat, salah satunya cacat permukaan. Cacat permukaan dapat
mempengaruhi kualitas benda hasil pengecoran. Salah satu faktor penyebab
terjadinya cacat permukaan adalah komposisi pasir cetak. Cacat permukaan pada
benda hasil pengecoran dapat diminimalkan dengan memanfaatkan fly ash sebagai
cetakan pengecoran.
Menurut beberapa hasil penelitian yang menggunakan fly ash sebagai
bahan cetakan pengecoran logam pada komposisi tertentu dapat disimpulkan
bahwa cetakan fly ash mampu meningkatkan kekerasan, kekuatan tekan dan
struktur mikro dibandingkan dengan komposisi cetakan pasir tanpa fly ash. Selain
itu pengecoran logam yang menggunakan fly ash sebagai cetakan dapat
3
menggantikan cetakan pasir silika, karena zat yang paling banyak terkandung
dalam fly ash adalah silika.
Pemanfaatan fly ash sebagai cetakan untuk menggantikan fungsi pasir
diharapkan dapat mengurangi pencemaran lingkungan, khususnya lingkungan di
area pembangkit listrik yang memproduksi listrik menggunakan tenaga uap.
Penggunaan fly ash tersebut masih memerlukan material pengikat. Dalam
penelitian ini, material pengikat yang digunakan adalah semen portland dengan
menggunakan perbandingan komposisi campuran tertentu. “Semen Portland 6
sampai 12% ditambahkan pada pasir silika, juga selain itu ditambahkan zat
pengeras lain seperti gula tetes atau kalsium khlorida dan air sebanyak 50 sampai
100% dalam perbandingan pada semen yang kemudian diaduk” (Surdia &
Chijiwa, 2006:127).
Menurut Amstead (1990:94), salah satu cara yang paling teliti untuk
mengukur kadar air pasir cetak adalah dengan menimbang pasir sebelum dan
sesudah dikeringkan. Pada alat pengukur kelembaban terdapat elemen pemanas
dan peniup untuk mengeringkan pasir. Dari selisih berat dapat dihitung persentase
kadar air. Kadar air sebaiknya berkisar antara 2 dan 8%, tergantung pada jenis
cetakan.
Dari beberapa pendapat diatas dapat disimpulkan bahwa penggunaan
semen pada komposisi cetakan pengecoran sebesar 6 sampai 12% dan
penggunaan kadar air berkisar antara 2 dan 8%, sehingga pada penelitian ini
menggunakan komposisi semen 12% dan menggunakan air sebesar 4 sampai 8%.
Berdasarkan uraian di atas, maka penulis menyusun skripsi yang berjudul
4
“Pengaruh Variasi Komposisi Fly Ash sebagai Material Cetakan pada
Pengecoran Aluminium terhadap Cacat Permukaan, Kekerasan dan
Struktur Mikro”.
1.2 Identifikasi Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang di atas terdapat beberapa permasalahan
yang dapat penulis identifikasi, yaitu:
1. Masih rentan terjadinya cacat permukaan pada hasil pengecoran aluminium
salah satunya dipengaruhi oleh komposisi fly ash sebagai material cetakan.
2. Belum diketahui struktur mikro pada produk cor aluminium akibat
penggunaan komposisi fly ash sebagai material cetakan.
3. Belum diketahui nilai kekerasan pada produk cor aluminium akibat
penggunaan komposisi fly ash sebagai material cetakan.
1.3 Pembatasan Masalah
Berdasarkan identifikasi masalah, untuk menghindari meluasnya
permasalahan yang diteliti maka masalah dalam penelitian ini dibatasi dengan hal-
hal sebagai berikut:
1. Fly ash yang digunakan adalah fly ash yang berasal dari boiler batu bara pada
PT. PJB UBJOM PLTU 1 JATIM di Kabupaten Pacitan.
2. Variasi komposisi fly ash yang dicampur semen dan air menggunakan
persentase dari massa sebagai berikut.
komposisi 1= Fly ash 80% : semen 12% : air 8%,
komposisi 2= Fly ash 82% : semen 12% : air 6%,
5
komposisi 3= Fly ash 84% : semen 12% : air 4%,
komposisi 4= Fly ash 86% : semen 12% : air 2%.
3. Bahan yang akan dicetak adalah Aluminium sekrap.
4. Kekerasan diukur dengan alat penguji kekerasan micro vickers Type Future-
Tech FM-800.
5. Struktur mikro dilihat menggunakan SEM (Scanning Electron Microscopy).
6. Jenis cacat yang akan diteliti adalah cacat permukaan, yaitu cacat permukaan
luar dan cacat permukaan dalam.
1.4 Rumusan Masalah
Berdasarkan identifikasi dan pembatasan masalah di atas, rumusan
masalah pada penelitian adalah sebagai berikut:
1. Apakah terdapat pengaruh komposisi fly ash sebagai material cetakan pada
proses pengecoran Aluminium terhadap cacat permukaan?
2. Apakah terdapat pengaruh komposisi fly ash sebagai material cetakan pada
proses pengecoran Aluminium terhadap kekerasan?
3. Apakah terdapat pengaruh komposisi fly ash sebagai material cetakan pada
proses pengecoran Aluminium terhadap struktur mikro?
6
1.5 Tujuan Penelitian
Sesuai dengan rumusan masalah yang telah dikemukakan, tujuan
penelitian ini untuk mengetahui secara empiris:
1. Pengaruh komposisi fly ash sebagai material cetakan pada proses pengecoran
Aluminium terhadap cacat permukaan.
2. Pengaruh komposisi fly ash sebagai material cetakan pada proses pengecoran
Aluminium terhadap kekerasan.
3. Pengaruh komposisi fly ash sebagai material cetakan pada proses pengecoran
Aluminium terhadap struktur mikro.
1.6 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat baik secara teoritis
maupun secara praktis. Adapun manfaat tersebut adalah sebagai berikut:
1.6.1 Secara Teoretis
Secara teori penelitian ini diharapkan dapat menambah pengetahuan
secara ilmiah, khususnya pada ranah pengecoran logam yaitu menambah wawasan
kajian dan bahasan tentang Pengaruh Variasi Komposisi Fly Ash sebagai Material
Cetakan pada Pengecoran Aluminium terhadap Cacat Permukaan, Kekerasan dan
Struktur Mikro. Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi bahan kajian bagi
peneliti dan mahasiswa yang tertarik untuk meneliti yang terkait dengan fly ash
sebagai material cetakan pengecoran logam.
7
1.6.2 Secara Praktis
Secara praktis, apabila dari hasil penelitian ini terbukti ada pengaruh yang
bersifat positif antara Variasi Komposisi Fly Ash sebagai Material Cetakan pada
Pengecoran Aluminium terhadap Cacat Permukaan, Kekerasan dan Struktur
Mikro, maka dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan di dalam proses
pembuatan cetakan pada pengecoran logam yang menggunakan komposisi fly ash.
8
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1 Kajian Teori
2.1.1 Pengertian Pengecoran Logam
Pengecoran logam adalah proses pembuatan benda dengan cara
mencairkan logam dan menuangkan ke dalam rongga cetakan. Proses ini dapat
digunakan untuk membuat benda-benda yang berbentuk rumit. Benda berlubang
yang sangat besar dan sangat sulit atau sangat mahal jika dibuat dengan metode
lain, dapat diproduksi masal secara ekonomis menggunakan teknik pengecoran
yang tepat.
“Pengecoran (casting) adalah suatu proses penuangan materi cair seperti
logam atau plastik yang dimasukkan ke dalam cetakan, kemudian dibiarkan
membeku di dalam cetakan tersebut, dan kemudian dikeluarkan atau dipecah-
pecah untuk dijadikan komponen mesin. Pengecoran digunakan untuk membuat
bagian mesin dengan bentuk yang kompleks” (Widarto, 2008:26).
“Proses pengecoran logam adalah proses menuangkan logam cair ke dalam
cetakan pola/mould yang akan menghasilkan produk coran setelah dingin dan
mengeras di dalam cetakan yang kemudian dilakukan pembongkaran cetakan.
Untuk menghasilkan produk coran yang berkualitas maka diperlukan teknik
desain cetakan dan pemahaman sifat logam pada fase cair serta praktek
pengecoran” (Marsyahyo, 2009:1).
9
Dari beberapa pendapat di atas dapat disimpulkan bahwa pengecoran
logam adalah proses mencetak suatu benda yang rumit dengan cara mencairkan
logam, selanjutnya dituangkan ke dalam cetakan sesuai dengan bentuknya.
Kemudian setelah logam cair tersebut membeku di dalam cetakan, lalu dilakukan
pembongkaran cetakan dan membersihkan benda hasil pengecoran selanjutnya di
finishing supaya hasilnya bagus.
2.1.2 Cetakan Pasir
“Pada dasarnya, pengecoran dengan pasir digunakan untuk mengolah
logam bertemperatur rendah, seperti besi, tembaga, aluminium, magnesium, dan
nikel. Pengecoran dengan pasir ini juga dapat digunakan pada logam
bertemperatur tinggi, namun untuk bahan logam selain itu tidak akan bisa
diproses. Pengecoran ini adalah teknik tertua dan paling dipahami hingga
sekarang” (Widarto, 2008:30). Lebih lanjut Marsyahyo (2009:13),
mengemukakan bahwa ada beberapa sifat-sifat penting dari pasir cetak sebagai
berikut:
a. Kemampuan pembentukan: sifat ini memungkinkan pasir cetak bisa mengisi
semua sisi dan ujung dari pola sehingga menjamin bahwa hasil coran memiliki
dimensi yang benar.
b. Plastisitas: bisa bergerak naik maupun turun mengisi rongga-rongga yang
kosong. Sifat plastisitas ini berkait erat dengan kandungan air pada pasir cetak
yang bertindak sebagai pelumas sehingga memungkinkan pasir cetak mudah
bergerak antara satu dengan lainnya.
10
c. Kekuatan basah: kekuatan ini menjamin cetakan tidak hancur/rusak ketika
diisi dengan cairan logam ataupun ketika dipindah-pindahkan. Kekuatan ini
tergantung pada jumlah dan jenis pengikat dari pasir cetak.
d. Kekuatan kering: kekuatan ini diperlukan pada saat cetakan mengering karena
perpindahan panas dengan cairan logam. Kekuatan ini juga tergantung pada
jumlah dan jenis pengikat.
e. Permeabilitas: sifat ini memungkinkan udara dan uap atau gas-gas lain dari
evaporasi air dan pengikat. Jika bahan-bahan ini menempati rongga cetakan
maka akan menjadi hasil pengecoran yang kurang baik terutama bila terjebak
pada hasil coran yang menjadikan cacat pada coran.
2.1.3 Fly Ash
“Fly ash merupakan limbah industri yang dihasilkan dari pembakaran
batubara yang memiliki ukuran butiran yang halus, berwarna keabu-abuan dan
diperoleh dari hasil pembakaran batubara. Pada intinya fly ash mengandung unsur
kimia antara lain silika (SiO2), alumina (Al2O3), fero oksida (Fe2O3) dan
kalsium oksida (CaO), juga mengandung unsur tambahan lain yaitu magnesium
oksida (MgO), titanium oksida (TiO2), alkalin (Na2O dan K2O), sulfur trioksida
(SO3), pospor oksida (P2O5) dan karbon.” (Retnosari, 2013:4).
Menurut Mulyono (2003:125), abu terbang (fly ash) merupakan butiran
yang halus hasil proses pembakaran batu bara yang berbentuk serbuk atau bubuk
batu bara. Fly ash dapat digolongkan menjadi dua, yaitu abu batu bara kelas F
yang dihasilkan dari pembakaran batu bara antrasit atau batu bara bitomius dan
abu batu bara kelas C yang dihasilkan dari batu bara jenis lignite atau
11
subbitomius. Abu batu bara kelas C kemungkinan mengandung kapur lebih tinggi
dari 10% beratnya.
Dari beberapa pendapat di atas dapat disimpulkan bahwa fly ash adalah
limbah padat sisa dari proses pembakaran batu bara pada pembangkit listrik atau
power plants yang berbentuk serbuk halus.
Tabel 2.1. Hasil Uji Komposisi Kimia Fly Ash
Hasil Pembakaran Batu Bara
No. Parameter Satuan Hasil Tes Metode Uji 1. SiO2 % berat 38.87 ASTM D 4326 – 11
2. Al2O3 % berat 20.60 ASTM D 4326 – 11
3. Fe2O3 % berat 16.68 ASTM D 4326 – 11
4. TiO2 % berat 0.77 ASTM D 4326 – 11
5. CaO % berat 12.08 ASTM D 4326 – 11
6. MgO % berat 6.97 ASTM D 4326 – 11
7. K2O % berat 0.84 ASTM D 4326 – 11
8. Na2O % berat 0.85 ASTM D 4326 – 11
9. SO3 % berat 0.83 ASTM D 4326 – 11
10. MnO2 % berat 0.33 ASTM D 4326 – 11
11. P2O5 % berat 0.17 ASTM D 4326 – 11
12. L O I % berat 0.52 ASTM D 7348 – 08
Sumber: (Report of Analysis PT. PJB UBJOM PLTU PACITAN)
2.1.4 Aluminium
2.1.4.1 Pengertian Aluminium
Menurut Sudjana (2008:17), “Aluminium ialah logam yang berwarna
putih dan sangat mengkilap dengan titik 6600C sangat tahan terhadap pengaruh
Atmosphere juga bersifat electrical dan Thermal Conductor dengan
koefisien yang sangat tinggi”. Aluminium termasuk salah satu bahan teknik yang
memiliki peranan penting dari jenis logam Non-Ferro karena secara umum
12
Aluminium memiliki sifat yang dapat memenuhi syarat dari berbagai sifat produk
komponen atau peralatan teknik. Aluminium dapat diperoleh pada permukaan
bumi dalam bentuk senyawa kimia yang disebut bauksit yang
merupakan bijih Aluminium. “Bauksit merupakan salah satu sumber aluminium
yang ekonomis” (Amstead, 1990:65).
“Aluminium merupakan logam ringan yang mempunyai ketahanan korosi
yang baik dan hantaran listrik yang baik dan sifat-sifat yang baik lainnya sebagai
sifat logam” (Surdia & Saito, 1999:128). Pemanfaatan aluminium sebagai logam
setiap tahunnya adalah pada urutan yang kedua setelah besi dan baja, yang
tertinggi diantara logam Non-Ferro. Aluminium digunakan di dalam bidang yang
luas bukan hanya untuk peralatan rumah tangga tetapi juga dipakai untuk
keperluan material pembuatan pesawat terbang, kapal laut, mobil, konstruksi, dan
sebagainya.
Menurut Sumanto (2005:46-47), “Aluminium adalah logam yang sangat
ringan (berat jenis aluminium 2,56 atau 1/3 berat jenis tembaga). Tahanan jenis
2,8 x 10-8
atau 1,25 x tahanan jenis tembaga. Sifat tahan tarik maksimum dalam
keadaan dingin 17-20 kg/mm2. Titik cair aluminium 660
0C dan titik didihnya
18000C. Untuk bahan penghantar kemurniannya mencapai 99,5% dan sisanya
terdiri dari unsur besi, silicon, dan tembaga. Aluminium murni sangat lemah dan
lunak (tembaga lebih kuat dibanding aluminium). Untuk menambah kekuatan
biasanya dibuat dengan logam campuran.”
Dari beberapa pendapat di atas dapat disimpulkan bahwa Aluminium
adalah logam ringan yang termasuk salah satu logam non ferro yang banyak
13
digunakan untuk pembuatan komponen material teknik dan peralatan rumah
tangga, serta mempunyai sifat tahan korosi yang baik.
2.1.4.2 Paduan Aluminium
Paduan aluminium sifat fisisnya agak berkurang dibandingkan dengan
paduan seng. Paduan seng lebih unggul dibandingkan dengan paduan aluminium,
terutama mengenai sifat fisis dan untuk cetak-tekan. Paduan aluminium memiliki
titik cair sebesar 5500C (Amstead, 1990:75).
Unsur yang terkandung pada paduan aluminium adalah silikon,
magnesium dan tembaga. Silikon meningkatkan kekerasan dan ketahanan
terhadap korosi, magnesium menyebabkan benda bertambah ringan dan
meningkatkan ketahanan terhadap impak, dan tembaga meningkatkan sifat
mekanik. Paduan aluminium juga mempunyai sifat penyelesaian permukaan
mudah dilakukan dan sifat pemesinan yang baik, serta memiliki daya hantar listrik
yang baik.
2.1.5 Cacat Permukaan
Cacat permukaan merupakan cacat yang disebabkan karena atom-atom
permukaan tidak terikat ke semua atom terdekat, oleh sebab itu akan mempunyai
tingkat energi yang lebih tinggi daripada atom-atom di bagian dalam. Ikatan atom-
atom permukaan yang tidak terpenuhi memberikan kenaikan energi permukaan,
dinyatakan dalam satuan energi per satuan luas (J/m2) (Muhammad & Putra,
2014:24).
14
Pemeriksaan cacat permukaan dilakukan untuk mengetahui keadaan cacat
pada bagian permukaan luar dari benda kerja atau bahan produk yang dilakukan
secara visual (Sudjana, 2008:460). Pemeriksaan cacat permukaan dengan cara
visual merupakan cara pemeriksaan cacat yang paling mudah dan cepat.
2.1.6 Pemeriksaan Struktur Mikro
Struktur mikro merupakan bentuk struktur kristal yang dapat dilihat dalam
suatu logam. Sifat-sifat fisik dan mekanik suatu logam akan ditentukan oleh
gambar bentuk struktur mikronya.
Pemeriksaan struktur mikro dilakukan secara visual menggunakan
mikroskop bertujuan untuk mengungkap dan memperoleh informasi struktur
dalam skala mikro atau kecil yang tidak dapat diamati dengan mata. Pemeriksaan
menggunakan mikroskop dapat diamati struktur mikro benda produk cor, baik
berupa besar butirnya, arah dan susunan butir, serta fasa-fasa yang ada di dalam
kristal. Detail struktur mikro yang dapat diamati tergantung pada skala
perbesarannya.
Menurut Surdia & Chijiiwa (2006:15), bagian dalam dari coran mendingin
lebih lambat daripada bagian luar, sehingga kristal-kristal tumbuh dari inti asal
mengarah ke bagian dalam coran dan butir-butir kristal tersebut berbentuk
panjang-panjang seperti kolom, yang disebut struktur kolom. Struktur ini muncul
dengan jelas apabila gradien temperatur yang besar terjadi pada permukaan coran
besar. Pengecoran dengan cetakan pasir menyebabkan gradien temperatur yang
kecil dan membentuk struktur kolom yang tidak jelas. Bagian tengah coran
mempunyai gradien temperatur yang kecil sehingga membentuk susunan dari
15
butir-butir kristal segi banyak dengan orientasi yang sembarang atau tidak
tersusun rapi. Aluminium murni membeku pada temperatur tetap, tetapi panas
pembekuan yang dibebaskan pada waktu membeku begitu besar sehingga
permukaan bagian dalam menjadi kasar apabila dicor pada cetakan pasir.
Gambar 2.1 Coran Paduan Al-Si-Cu (100x)
Sumber: Surdia dan Chijiiwa, 2006:42
Paduan aluminium-tembaga-silisium dibuat dengan menambah 4-5%
silisium pada paduan aluminium-tembaga untuk memperbaiki mampu cornya,
paduan ini disebut “lautal”, adalah salah satu dari paduan aluminium yang utama.
Paduan ini dipakai untuk bagian-bagian dari motor mobil, meteran dan rangka
utama dari katup-katup.
16
Gambar 2.2 Coran Paduan Al-Si-Mg
Sumber: Surdia dan Chijiiwa, 2006:43
Paduan aluminium dengan Si 7-9% dan Mg 0,3-1,7% dikeraskan dengan
pengerasan presipitasi dimana terjadi presipitasi Mg2Si, sehingga sifat
mekaniknya dapat diperbaiki. Paduan ini dinamakan silumin gama dan dipakai
untuk peralatan rumah tangga, teromol rem, dan sebagainya.
Gambar 2.3 Coran Paduan Al-Mg (100x)
Sumber: Surdia dan Chijiiwa, 2006:43
Paduan aluminium yang mengandung magnesium sekitar 4% atau 10%
mempunyai ketahanan korosi dan sifat mekanik yang baik. Paduan ini mempunyai
kekuatan tarik di atas 30 kgf/mm2 dan perpanjangan di atas 12% setelah
17
mengalami perlakuan panas. Paduan ini dinamakan hidronalium dan dipakai
untuk bagian-bagian dari kapal laut, alat-alat industri kimia, kapal terbang, dan
sebagainya.
2.1.7 Kekerasan
“Kekerasan ialah kekuatan bahan dalam menerima pembebanan hingga
terjadi perubahan tetap” (Sudjana, 2008:410). Dari definisi tersebut kekerasan
identik dengan kekuatan terhadap pembebanan. Kekerasan diukur dengan
membandingkan ketahanan terhadap gesekan bahan yang satu dengan bahan yang
lainnya dengan melihat goresan sebagai akibat dari gesekan tersebut.
Menurut Surdia & Saito (1999:31), pengujian kekerasan adalah satu dari
sekian banyak pengujian yang dipakai, karena dapat dilaksanakan pada benda uji
yang berukuran kecil tanpa kesulitan mengenai spesifikasi. Dalam pengujian
kekerasan, diukur ketahanan terhadap deformasi.
Menurut Amstead (1990:29), ada berbagai cara untuk menentukan
kekerasan bahan dan untuk keperluan industri biasanya digunakan metode
pengukuran ketahanan terhadap penetrasi bola kecil, kerucut atau piramida. Cara
melakukan pengukuran kekerasan yaitu pertama-tama alat tekan ditekankan ke
dalam bahan dengan beban awal tertentu. Kemudian beban dinaikkan dan
kekerasan dibaca, yaitu selisih kedalaman penetrasi yang ditimbulkan oleh beban
akhir dan beban awal. Skala kekerasan tergantung pada bentuk dan jenis penekan
dan beban.
“Kekerasan adalah sifat yang dapat diandalkan sebagai pengganti kekuatan
bahan” (Surdia & Chijiwa, 2006:204). Pengujian kekerasan mudah dilakukan,
18
sehingga banyak dilakukan dalam pemilihan bahan. Ada beberapa macam alat
untuk menguji kekerasan yang digunakan sesuai dengan bahan, ukuran, kekerasan
dan hal lainnya dari suatu produk. Adapun cara pengujian kekerasan adalah
sebagai berikut:
2.1.7.1 Kekerasan Brinell
Kekerasan ini diukur dengan menggunakan alat pengukur kekerasan
Brinell. Cara pengukuran ditunjukkan pada Gambar 2.1. Bola baja keras dengan
diameter D mm, ditekankan ke permukaan bagian yang diukur dengan beban P
kgf. Kekerasan Brinell adalah beban P dibagi luas bidang (mm2) penekanan yang
merupakan deformasi tetap sebagai akibat penekanan.
Gambar 2.4 Cara Pengujian Kekerasan Brinell
Sumber: Surdia dan Chijiiwa, 2006:205
2.1.7.2 Kekerasan Rockwell
Kekerasan ini diukur menggunakan alat penguji kekerasan Rockwell. Bola
baja keras atau kerucut diaman ditekankan ke permukaan yang diukur, kemudian
dalamnya penekanan diukur. Kekerasan Rockwell adalah harga yang didapat dari
19
pengukuran dalamnya penekanan, ditunjukkan oleh indikator jarum yang
terpasang pada alat tersebut.
2.1.7.3 Kekerasan Vickers
Kekerasan ini diukur dengan menggunakan alat penguji kekerasan
Vickers. Dalam pengujian vickers menggunakan piramida diaman dengan sudut
bidang duanya 1360 sebagai penekan. Kekerasan vickers ditentukan serupa seperti
penentuan kekerasan Brinell yaitu beban dibagi luas permukaan bekas penekanan.
Ada juga alat penguji kekerasan Vickers khusus, yaitu untuk mengukur segregasi
dalam struktur logam dengan pertolongan sebuah mikroskop.
2.1.7.4 Kekerasan Shore
Kekerasan ini diukur menggunakan alat pengukur kekerasan Shore, yaitu
dengan cara menjatuhkan bola diaman pada permukaan bahan yang diukur,
kemudian tinggi pantulannya diukur, dimana tinggi tersebut merupakan ukuran
kekerasan Shore. Hasil pengukuran kekerasan Shore lebih tidak teratur, sehingga
pengukuran harus dilakukan 5 sampai 10 kali yang kemudian diambil harga rata-
ratanya.
2.1.8 Kekerasan Vickers pada Pengujian Kekerasan Aluminium
Metode vikers memberikan hasil berupa skala kekerasan yang kontinu
serta dapat digunakan untuk menentukan kekerasan pada logam yang sangat lunak
hingga logam yang sangat keras, sehingga material aluminium juga dapat diuji
dengan metode kekerasan vikers. Pengujian kekerasan vikers juga tidak merusak
bahan uji karena beban yang dikenakan jauh lebih kecil dibandingkan dengan
pengujian rockwell dan brinell.
20
2.2 Kajian Penelitian yang Relevan
Hasil penelitian dari Prahasto dan Sugiyanto (2007) yang berjudul “Efek
Penggunaan Fly Ash sebagai Bahan Cetakan Pada Proses Pengecoran Besi
Ditinjau dari Kekerasan dan Struktur Mikro” menyimpulkan dari kedua pengujian
tersebut diketahui bahwa kekerasan dan struktur mikro besi cor cetakan fly ash
dengan komposisi: fly ash (FA) 100, semen 25% FA dan air 8% FA dapat
menggantikan cetakan pasir silika. Persamaan penelitian dengan penelitian yang
akan dilakukan oleh penulis adalah sama-sama meneliti tentang cetakan fly ash.
Hasil penelitian dari Umardani dan Sudrajat (2007) yang berjudul “Analisa
Penggunaan Fly Ash sebagai Material Dasar Pengganti Cetakan Pasir pada
Pengecoran Besi Cor Ditinjau dari Komposisi Campuran Cetakan” menyimpulkan
dari beberapa komposisi cetakan fly ash yang hasil corannya mendekati hasil
coran pasir cetak adalah komposisi dengan campuran: fly ash 100%, semen 25%
FA, air 8% FA. Persamaan penelitian dengan penelitian yang akan dilakukan oleh
penulis adalah sama-sama meneliti tentang komposisi fly ash.
Hasil penelitian dari Nurzal dan Mahmud (2013) yang berjudul “Pengaruh
Komposisi Fly Ash terhadap Daya Serap Air pada Pembuatan Paving Block”
menyimpulkan bahwa daya serap air tertinggi terjadi pada komposisi 0% berat fly
ash, yaitu sebesar 2,701%, diikuti oleh komposisi 5%, 10%, 15% berat fly ash
(daya serap air sebesar 2,678%, 2,651%, 2,614%). Persamaan penelitian dengan
penelitian yang akan dilakukan oleh penulis adalah sama-sama meneliti tentang
komposisi fly ash.
21
Hasil penelitian dari Tjitro dan Hendri (2009) yang berjudul “Pengaruh
Fly Ash terhadap Kekuatan Tekan dan Kekerasan Cetakan Pasir” menyimpulkan
bahwa penambahan 2% fly ash pada komposisi cetakan pasir meningkatkan
kekuatan tekan dan kekerasan masing-masing 11,4% dan 82,6% dibandingkan
dengan komposisi cetakan pasir tanpa fly ash. Persamaan penelitian dengan
penelitian yang akan dilakukan oleh penulis adalah sama-sama meneliti tentang
komposisi fly ash.
Hasil penelitian dari Setiawan, Savetlana dan Ibrahim (2013) yang
berjudul “Pengaruh Ukuran Butir Serbuk terhadap Kekuatan Impact Bahan
Komposit Bermatriks Epoxy” menyimpulkan bahwa penambahan fly ash dapat
meningkatkan kekuatan impact bahan komposit bermatriks epoxy. Persamaan
penelitian dengan penelitian yang akan dilakukan oleh penulis adalah sama-sama
meneliti tentang pemanfaatan fly ash.
Hasil penelitian dari Senapati dan Mishra (2014) yang berjudul
“Mechanical Properties of Fly Ash Reinforced Al-Si Alloy Based MMC”
menyimpulkan bahwa penambahan fly ash untuk Al-Si matriks logam komposit
meningkatkan sifat LM-6. Persamaan penelitian dengan penelitian yang akan
dilakukan oleh penulis adalah sama-sama meneliti tentang pemanfaatan fly ash.
Hasil penelitian dari Anilkumar, Hebbar dan Ravishankar (2010) yang
berjudul “Mechanical Properties Of Fly Ash Reinforced Aluminium Alloy
(Al6061) Composites” menyimpulkan bahwa kekuatan tarik, kuat tekan dan
kekerasan aluminium paduan (Al6061) komposit menurun dengan peningkatan
ukuran partikel fly ash diperkuat. Persamaan penelitian dengan penelitian yang
22
akan dilakukan oleh penulis adalah sama-sama meneliti tentang pemanfaatan fly
ash dan aluminium.
Hasil penelitian dari Nordin et al. (2016) yang berjudul “Utilization of Fly
Ash Waste as Construction Material” menyimpulkan bahwa fly ash dapat
menggantikan bahan konstruksi dan dapat meningkatkan karakteristik produk
beton dan semen. Persamaan penelitian dengan penelitian yang akan dilakukan
oleh penulis adalah sama-sama meneliti tentang pemanfaatan fly ash.
Hasil penelitian dari Manikandan et al. (2015) yang berjudul “Effect of Fly
Ash as Filler on Mechanical & Frictional Properties of Jute Fiber Reinforced
Composite” menyimpulkan bahwa fly ash sebagai bahan pengisi material
komposit dapat meningkatkan ketahanan aus. Persamaan penelitian dengan
penelitian yang akan dilakukan oleh penulis adalah sama-sama meneliti tentang
pemanfaatan fly ash.
Hasil penelitian dari Chittaranjan, Anandraju dan Kumar (2014) yang
berjudul “Thermal Properties of Aluminium-Fly Ash Composite” menyimpulkan
bahwa penambahan fly ash dapat meningkatkan kekerasan aluminium murni.
Persamaan penelitian dengan penelitian yang akan dilakukan oleh penulis adalah
sama-sama meneliti tentang pemanfaatan fly ash dan aluminium.
2.3 Kerangka Pikir Penelitian
Salah satu tujuan pengecoran adalah untuk membuat benda yang
bentuknya rumit dengan proses mencairkan logam dan menuangkan ke dalam
cetakan. Komposisi cetakan merupakan salah satu faktor yang menentukan
kualitas produk hasil pengecoran. Cetakan pengecoran tersebut mencakup cetakan
23
logam, cetakan pasir, cetakan keramik, dan cetakan semen. Akhir-akhir ini telah
dikembangkan cetakan pengecoran menggunakan cetakan dari fly ash. Dari
beberapa cetakan itu mempunyai karakteristik masing-masing. Menurut analisis
peneliti, jenis cetakan yang digunakan juga mempengaruhi adanya cacat cor dan
kualitas benda hasil pengecoran.
Fly ash digunakan untuk cetakan pengecoran logam karena fly ash
mengandung kadar silika yang tinggi. Fly ash sebagai pasir cetak mempunyai
beberapa sifat diantaranya mempunyai titik leleh yang sangat tinggi dan mampu
menyalurkan serta menyerap panas saat proses penuangan. Fly ash supaya dapat
digunakan untuk mengganti pasir cetak seperti halnya pasir silika, fly ash juga
harus dicampur dengan material pengikat. Menurut analisis peneliti, perbandingan
komposisi campuran tertentu akan mempengaruhi struktur mikro dan cacat
permukaan pada benda hasil pengecoran.
Uraian di atas menunjukkan bahwa komposisi penggunaan fly ash sebagai
material cetakan pasir menentukan hasil kualitas pengecoran, maka secara
bersama-sama struktur mikro dan cacat permukaan akan dipengaruhi oleh
banyaknya fly ash yang digunakan.
2.4 Hipotesis
Berdasarkan kerangka berfikir dan perumusan masalah di atas, maka
dalam penelitian ini dapat dirumuskan hipotesis penelitian sebagai berikut:
1. Terdapat pengaruh komposisi fly ash sebagai material cetakan pada proses
pengecoran Aluminium terhadap cacat permukaan.
24
2. Terdapat pengaruh komposisi fly ash sebagai material cetakan pada proses
pengecoran Aluminium terhadap kekerasan.
3. Terdapat pengaruh komposisi fly ash sebagai material cetakan pada proses
pengecoran Aluminium terhadap struktur mikro.
64
BAB V
PENUTUP
5.1 Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa:
1. Terdapat pengaruh komposisi fly ash sebagai material cetakan pada proses
pengecoran aluminium terhadap cacat permukaan. Berdasarkan hasil
pemeriksaan cacat permukaan luar dan permukaan dalam secara visual
yang telah dilakukan pada variasi komposisi cetakan dari fly ash, tingkat
cacat yang terjadi pada spesimen variasi komposisi 3 (FA 84%, Semen
12%, Air 4%) lebih sedikit dibandingkan spesimen variasi komposisi 1
(FA 80%, Semen 12%, Air 8%) dan variasi komposisi 2 (FA 82%, Semen
12%, Air 6%). Pada masing-masing komposisi cetakan dari fly ash terjadi
cacat rongga udara pada permukaan dalamnya, tetapi diantara ketiga
komposisi cetakan, spesimen komposisi 3 lebih baik dibandingkan
spesimen komposisi 1 dan komposisi 2.
2. Terdapat pengaruh komposisi fly ash sebagai material cetakan pada proses
pengecoran aluminium terhadap kekerasan. Berdasarkan hasil pengujian
kekerasan yang telah dilakukan pada variasi komposisi cetakan dari fly
ash, ada perbedaan nilai kekerasan hasil pengecoran aluminium
menggunakan variasi komposisi cetakan dari fly ash. Pada variasi
komposisi 1 (FA 80%, Semen 12%, Air 8%) nilai kekerasan yang dimiliki
lebih tinggi dibandingkan variasi komposisi 2 (FA 82%, Semen 12%, Air
65
6%) dan komposisi 3 (FA 84%, Semen 12%, Air 4%), sehingga variasi
komposisi 1 (FA 80%, Semen 12%, Air 8%) merupakan komposisi terbaik
dibandingkan komposisi yang lainnya. Berdasarkan hal tersebut,
penggunaan kadar air yang berbeda juga akan mempengaruhi nilai
kekerasan yang berbeda pula.
3. Terdapat pengaruh komposisi fly ash sebagai material cetakan pada proses
pengecoran aluminium terhadap struktur mikro. Berdasarkan hasil
pengujian struktur mikro yang telah dilakukan pada variasi komposisi
cetakan dari fly ash, pada spesimen variasi komposisi 1 (FA 80%, Semen
12%, Air 8%) menunjukkan bahwa partikel Al berbentuk kasar, teratur
serta berwarna putih dan struktur kandungan silisium yang terlihat lebih
jelas dibandingkan spesimen variasi komposisi yang lainnya.
5.2 Saran
Berdasarkan hasil simpulan yang telah diuraikan di atas, maka disarankan
hal-hal sebagai berikut.
1. Fly ash berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai material cetakan, tetapi
perlu dikaji ulang penggunaan komposisi yang tepat supaya dapat
digunakan sebagai cetakan pengecoran aluminium yang menghasilkan
produk cor yang baik.
2. Apabila ingin menghasilkan produk cor aluminium yang memiliki nilai
kekerasan tinggi, maka sebaiknya penggunaan kadar air harus di atas
7%.
66
3. Penelitian yang telah dilaksanakan masih belum maksimal, diperlukan
penelitian lebih lanjut dengan memperbanyak titik uji kekerasan
sehingga dapat diperoleh hasil yang lebih baik untuk mengetahui sifat
mekanis dari aluminium tersebut.
67
DAFTAR PUSTAKA
Amstead, H. 1990. Teknologi Mekanik. Jakarta: PT. Gelora Aksara Pratama.
Anilkumar, H.C; H.S. Hebbar. dan K.S. Ravishankar. 2011. Mechanical
Properties Of Fly Ash Reinforced Aluminium Alloy (Al6061) Composites.
International Journal of Mechanical and Materials Engineering (IJMME), Vol.6, No.1: 41-45.
Arikunto, Suharsimi. 2010. Prosedur Penelitian. Jakarta: PT. Rineka Cipta.
Chittaranjan, V; F. Anandraju. dan M.L.S Deva Kumar. 2014. Thermal Properties
of Aluminium-Fly Ash Composite. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technoogy, Vol. 3, Issue 11: 17217-
17220.
Manikandan, V. et al. 2015. Effect of Fly Ash as Filler on Mechanical &
Frictional Properties of Jute Fiber Reinforced Composite. International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), Volume: 02
Issue: 07: 154-158.
Muhammad. dan Reza Putra. 2014. Bahan Teknik. Aceh: Fakultas Teknik
Universitas Malikussaleh Jurusan Teknik Mesin.
Mulyono, Tri. 2003. Teknologi Beton. Yogyakarta: C.V. Andi Offset.
Nordin, Norshahrizan. et al. 2016. Utilization of Fly Ash Waste as Construction
Material. International Journal of Conservation Science, Volume 7, Issue 1:
161-166.
Nurzal. dan Joni Mahmud. 2013. Pengaruh Komposisi Fly Ash terhadap Daya
Serap Air pada Pembuatan Paving Block. Jurnal Teknik Mesin, Vol.3, No.2:
41-48.
Prahasto, Toni. dan Sugiyanto. 2007. Efek Penggunaan Fly Ash sebagai Bahan
Cetakan Pada Proses Pengecoran Besi Ditinjau dari Kekerasan dan Struktur
Mikro. Jurnal Teknik Mesin FT-UNDIP, Volume 9 Nomor 4: 1-5.
Retnosari, Agustin. 2013. Ekstraksi Dan Penentuan Kadar Silika (Sio2) Hasil
Ekstraksi Dari Abu Terbang (Fly Ash) Batubara. Jurusan Kimia
Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Jember: 4.
Senapati, A.K; A. Senapati. dan Okarnath Mishra. 2014. Mechanical Properties of
Fly Ash Reinforced Al-Si Alloy Based MMC. International Journal of
68
Research in Advent Technology (E-ISSN: 2321-9637), Special Issue
National Conference “IAEISDISE 2014”:7-12.
Setiawan, Agus; Shirley Savetlana. dan Gusri Akhyar Ibrahim. 2013. Pengaruh
Ukuran Butir Serbuk terhadap Kekuatan Impact Bahan Komposit
Bermatriks Epoxy. Jurnal Fema, Volume 1, Nomor 4: 53-56.
Sudjana, Hardi. 2008. Teknik Pengecoran Logam. Jakarta: Direktorat Pembinaan
Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan
Dasar dan Menengah, Departemen Pendidikan Nasional.
Sugiyono. 2011. Metode Peneitian Kuantitatif Kualitatif dan R&D. Bandung:
Alfabeta.
Sumanto. 2005. Pengetahuan Bahan untuk Mesin & Listrik. Jakarta: PT. Pradnya
Paramita.
Surdia, Tata. dan Kenji Chijiiwa. 2006. Teknik Pengecoran Logam. Jakarta: PT.
Pradnya Paramita.
Surdia, Tata. dan Shinroku Saito. 1999. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: PT.
Pradnya Paramita.
Tjitro, Soejono. dan Hendri. 2009. Pengaruh Fly Ash terhadap Kekuatan Tekan
dan Kekerasan Cetakan Pasir. Jurnal Teknik Mesin UK Petra Surabaya:
196-199.
Umardani, Yusuf. dan Erwin Sudrajat. 2007. Analisa Penggunaan Fly Ash sebagai
Material Dasar Pengganti Cetakan Pasir pada Pengecoran Besi Cor Ditinjau
dari Komposisi Campuran Cetakan. Jurnal Teknik Mesin FT-UNDIP,
Volume 9 Nomor 3: 10-14.
Widarto. et al. 2008. Teknik Pemesinan. Jakarta: Direktorat Jenderal Manajemen
Pendidikan Dasar dan Menengah, Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah
Kejuruan, Departemen Pendidikan Nasional.