1. NAMA : REZA RIZKY PRADITYA
NRP : 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
2. LATAR BELAKANG
PT. 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.
3. TUJUAN
Untuk mengetahui laju pembekuan casting pada wheel
tipe K15G RR dengan metode pengukuran Secondary
Dendrite Arm Spacing (SDAS) dan pengaruhnya
terhadap struktur mikro.
BATASAN MASALAH
Penelitian ini hanya dibatasi pada
proses pengukuran laju pembekuan
casting menggunakan metode
pengukuran SDAS.
4. 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.
Silikon Eutektik Aluminium
6. Ingot virgin Ingot ex-chip Return wheel defect
Proses 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).
9. Rotary bar Orbital sander
Proses penghilangan burry & finishing permukaan produk dengan amplas
DEBURRING
10. Mesin Heat treatmentProses perlakuan panas
untuk meningkatkan
kemampuan mekanis
produk.
HEAT TREATMENT
Standart Aktual
T Solution 520o-540oC 535oC
T Quenching 70oC 70oC
T Aging 155oC 165oC
Cycle Time 48 menit 50 menit
Kekerasan 30-60 HRB 45.83 HRB
15. 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 ALIR
PROSES
PENGUJIAN
16. PEMBUATAN SAMPEL
Raw 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
17. 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
RAISER
SPOKE
HUB
18. 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
19. 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.
20. 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
21. 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.
22. 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.
24. Foto struktur mukro dari sampel akan di proses setelah
foto telah di input kedalam perangkat lunak ini
25. Untuk mendapatakn nilai Grey Threshold yang
tepat harus dilakukannya spekulasi untuk
mengetahui nilai Count tertinggi.
26. 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.
27. PERHITUNGAN WAKTU PEMBEKUAN CORAN
PERSAMAAN KIRCWOOD
𝑺𝑫𝑨𝑺 = 𝝁ₒ. 𝒕𝒇 𝟏/𝟑
Dimana : SDAS : Secondary Denrite Arms Spacing (𝛍𝐦)
𝝁ₒ : Konstanta kekasaran material (8.99)
tf : Waktu pembekuan coran (s)
Jadi, untuk mencari waktu pembekuan coran dapat menggunakan persamaan :
𝒕𝒇 =
𝟎.𝟑𝟒 𝑺𝑫𝑨𝑺
𝝁ₒ
30. 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
31. 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
32. KESIMPULAN
Setelah 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.
33. SARAN
Mencoba menggunakan beberapa metode dan software
yang berbeda, kemudian membandingkan hasilnya dari
setiap metode pengujian utuk mengetahui ketepatan
hasil pengujian.
