JURNAL REKAYASA MESIN (JRM)
Hal: 303-308 Vol.
No.
April 2024 e-ISSN: 2988-7429.
p-ISSN: 2337-828X https://ejournal.
id/index.
php/jurnal-rekayasa-mesin Studi Eksperimen Variasi Paduan Al-Si pada Rangka Urban Diesel KMHE Auliana Diah Wilujeng1*.
Eko Suwanto2.
Annafiyah3.
Ferly Isnomo Abdi4
1,2,3
Program Studi Di Teknik Mesin Alat Berat.
Jurusan Rekayasa Mesin dan Industri.
Politeknik Negeri Madura.
Indonesia 69281 Program Studi DIV Teknik Mesin.
Fakultas Vokasi.
Universitas Negeri Surabaya.
Indonesia 60231 E-mail: *auliana_dw@poltera.
Abstrak: Chassis merupakan komponen terpenting yang berfungsi untuk menompang berat kendaraan, mesin, penompang, serta menahan agar kendaraan tetap dalam stabil dan tidak mengalami defleksi berlebih.
Besarnya kebutuhan pasar yang menginginkan bahan chassis yang ringan dan kuat, sehingga banyak yang melakukan inovasi-inovasi tentang pembuatan material chassis yang cocok digunakan dalam kendaraan dengan melakukan penelitian tentang paduan beberapa material logam.
Pada penelitian ini, chassis dibuat dengan material Aluminium (A.
yang dipadukan dengan Silika (S.
melalui proses pengecoran.
Dari hasil perpaduan tersebut, dilakukan prngujian tensile test dan bending test.
Aluminium dileburkan pada titik leburnya serta ditambahkan serbuk Si dengan komposisi 0%, 2%, 4%, dan 6% kemudian dilakukan pencetakan sesuai standar material uji.
Hasil yang diperoleh dari pengujian adalah Silika dapat mengubah sifa mekanis dari Alumunium.
Pada pengujian tekuk, semakin besar persentase Si maka semakin rendah peak loadnya.
Sedangkan pada pengujian tarik, peak load semakin besar seiring bertambahnya persentase Si.
Kata kunci: Silika.
Alumunium.
Paduan.
Chassis.
KMHE.
Abstract: The chassis is the most important component which functions to support the weight of the vehicle, engine, passengers, and to keep the vehicle stable and not experience excessive deflection.
The large market demand for chassis materials that are light and strong means that many are making innovations regarding the manufacture of chassis materials that are suitable for use in vehicles by conducting research on alloys of several metal materials.
In this research, the chassis was made from Aluminum (A.
material combined with Silica (S.
through a casting process.
From the results of this combination, tensile tests and bending tests were carried out.
Aluminum is melted at its melting point and Si powder is added with a composition of 0%, 2%, 4% and 6%, then molding is carried out according to the test material standards.
The results obtained from the test are that Silica can change the mechanical properties of Aluminum.
In the bending test, the greater the Si percentage, the lower the peak load.
Meanwhile, in the tensile test, the peak load increases as the Si percentage Keywords: Silica.
Aluminum.
Alloy.
Chassis.
KMHE.
A 2024.
JRM (Jurnal Rekayasa Mesi.
dipublikasikan oleh ejournal Teknik Mesin Fakultas Vokasi UNESA.
adalah rangka/chassis kendaraan.
Desain chassis kendaraan yang digunakan peserta dalam ajang perlombaan KMHE memiliki potensi untuk dapat diterapkan pada konsep kendaraan pada umumnya.
Chassis tersebut harus mampu menahan beban statis sebesar 700 N dari arah vertikal dan horisontal tanpa mengalami deformasi (Juklak KMHE, 2.
Material yang digunakan dalam pembuatan rangka mobil KMHE bervariasi.
Setiap tim dapat mengembangkan material rangka yang digunakan.
Pada umumnya, material penyusun rangka yang memiliki kekuatan tinggi namun ringan adalah Namun kekurangannya jika menggunakan alumunium murni adalah tingkat keuletannya tinggi, sehingga defleksinya tinggi.
Oleh karena itu, alumunium perlu ditambah unsur material lain agar PENDAHULUAN Kontes Mobil Hemat Energi (KMHE) merupakan ajang kompetisi mobil hemat energi yang diadakan oleh BPI dan diselenggarakan setiap tahun.
Orientasi KMHE yang diadakan mengacu pada efisiensi energi dari perancangan mobil karya mahasiswa sebagai hasil pengaplikasian ilmu yang didapatkan di perkuliahan.
Kegiatan ini dibagi menjadi dua kategori berdasarkan kendaraan, yaitu Urban dan Prototype.
Sedangkan untuk penggerak utama dibagi menjadi beberapa kelas antara lain Motor Bakar.
Motor Listrik, dan Hybrid.
Ada banyak upaya yang bisa dilakukan untuk meningkatkan efisiensi bahan bakar.
Salah satu upayanya adalah mendesain kendaraan yang ringan namun memiliki kekuatan tinggi.
Salah satu komponen kendaraan yang memiliki bobot besar Jurnal Rekayasa Mesin (JRM).
Vol.
XX.
No.
XX.
April 2024: XX-XX (Kusumo Suryadharma, 2021.
Wahyudi dkk, 2.
Silicon dipilih untuk menjadi paduan dari alumunium karena dapat meningkatkan kekuatan .
etelah proses heat treatmen.
dan ketahanan material terhadap korosi (Alviandra dkk, 2017.
Rofandi dkk.
Setyani dkk, 2018.
Kimiartha dkk, 2.
Pada tahun 2014.
Saputro melakukan penelitian tentang penambahan Si pada paduan Al-Mg.
Hasil yang didapat adalah penambahan Si dapat meningkatkan kekerasan namun mengurangi keuletan (Saputro.
Sejalan dengan itu, pada tahun yang sama.
Diniardi dkk melakukan uji keausan dan uji kekerasan pada material paduan Al-Si.
Hasil yang didapat, material memiliki nilai kekerasan Brinell sebesar 150 HB (Diniardi dkk, 2.
Tahun 2020.
Ulfiyah dan Fathorrosi melakukan penelitian tentang penambahan Cu terhadap Al dengan presentasi paduan 0%, 2%, 3%, dan 4%.
Penelitian tersebut menghasilkan nilai yield strength terbesar yaitu 66,13 MPa pada paduan 3% (Ulfiyah dan Fathorrosi, 2.
Sadiana dkk pada tahun 2020 melakukan penelitian tentang pembuatan dudukan shock absorber sepeda motor yang terbuat dari Paduan alumunium, tembaga, dan magnesium.
Hasil yang didapat adalah nilai kekuatan tarik tertinggi pada sampel 2 yaitu paduan Aluminium (A.
90%, tembaga (C.
5% dan magnesium (M.
5% perubahan komposisi .
ilainya adalah 150 MP.
Meskipun nilai kekuatan tarik terendah diperoleh pada sampel 1, namun perubahan komposisi paduan Aluminium (A.
sebesar 90%, komposisi tembaga (C.
sebesar 3%, dan komposisi magnesium (M.
sebesar 7%, nilainya adalah 126 MPa (Sadiana dkk, 2.
Berdasarkan disusunlah peneltian ini dengan melakukan variasi penambahan persentase Silika terhadap Alumunium.
Penelitian ini bertujuan mendapatkan sifat mekanis alumunium yang sesuai kebutuhan perlombaan seperti ringan dan kuat.
DASAR TEORI
Chassis Chassis merupakan komponen penting dalam kendaraan yang berfungsi untuk menompang beban kendaraan sehingga kontruksinya harus kuat.
Semua beban dalam kendaraan baik itu penumpang, mesin, system kemudi, dan segala peralatan kenyamanan semuanya diletakan di atas chassis.
Chassis merupakan satu bagian dari kendaraan, atau dengan kata lain adalah bagian yang tinggal bila bodi mobil dilepaskan keseluruhannya, biasanya terbuat dari kerangka baja yang secara besar material memiliki sifat-sifat yang menjadi ciri dari material, diantaranya yaitu sifat mekanik material (Ulfiyah dan Fathorrosi.
Alumunium Aluminium adalah unsur ke-13 dalam tabel periodik dan logam paling melimpah di bumi, terhitung 8,1% dari permukaan bumi.
Tidak ditemukan sembarangan di alam, artinya akan selalu berpadu dengan unsur lain karena sangat hidup.
Aluminium adalah logam paling melimpah kedua setelah besi dan merupakan pesaing ekonomi teknik dalam industri, otomotif, dirgantara, dan aplikasi komponen lainnya.
Aluminium memiliki berat 2.
7 g/cm3 , sepertiga dari berat baja .
83 g/cm.
, tembaga .
93 g/cm.
atau kuningan .
53 g/cm.
, serta memiliki ketahanan korosi yang sangat baik dari kondisi lingkungan termasuk atmosfer, air .
ir gara.
, petrokimia dan bahan kimia lainnya.
Aluminium memiliki beberapa kekurangan yaitu kekuatan dan kekerasan yang rendah bila dibandingkan dengan logam lain seperti besi dan Berdasarkan karakteristik yang dimiliki Aluminium, dapat dimanfaatkan sebagai material paduan dengan logam lain sehingga mendapat sifat mekanik baru (Eva, 2.
Silika Silika adalah unsur paling berlimpah kedua di kerak Bumi, setelah oksigen dan yang ke delapan paling melimpah di alam semesta.
Unsur ini paling sering ditemukan sebagai silika dioksida.
Dua unsur silika dan oksigen membentuk hampir tiga perempat dari kerak planet kita.
Silika memiliki titik leleh 1414 oC dan titik didih 3265 oC.
Pada dunia industri silika banyak digunakan untuk campuran bahan paduan Sifat mekanik yang dimiliki silika yaitu memiliki ketahanan terhadap korosi yang tinggi serta dapat meningkatan kekuatan logam lainnya apabila dipadukan dengan perlakuan panas yang baik.
Uji Tarik (Tensile Tes.
Uji tarik banyak dilakukan untuk melengkapi informasi rancangan dasar kekuatan suatu bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan.
Uji tarik merupakan salah satu pengujian untuk mengetahui sifat-sifat suatu bahan.
Dengan menarik suatu bahan kita akan segera mengetahui bagaimana bahan tersebut bereaksi terhadap tenaga tarikan dan mengetahui sejauh mana material itu bertambah Seperti pada gambar 1 benda yang di uji tarik diberi pembebanan pada kedua arah sumbunya.
Pemberian beban pada kedua arah sumbunya diberi beban yang sama besarnya.
Gambar 1.
Skema Uji Tarik Nama Penulis Pertama, dkk.
| Judul Jurnal 5 Kata Pertama kemudian disambung titik-titik (A) Jurnal Rekayasa Mesin (JRM).
Vol.
XX.
No.
XX.
April 2024: XX-XX Gambar 2.
Kurva Hasil Uji Tarik Gambar 2 menunjukkan hubungan antara gaya tarikan dengan perubahan panjang.
Profil ini sangat diperlukan dalam desain yang memakai bahan Uji tarik bertujuan untuk mendapatkan informasi-informasi yang dibutuhkan oleh pengguna bahan logam, informasi yang akan diperoleh antara Tegangan Regangan Elongasi (Elongatio.
Modulus Elastisitas Uji Tekuk (Bending Tes.
Pengujian bending merupakan salah satu bentuk pengujian untuk menentukan mutu suatu material secara visual.
Proses pembebanan menggunakan mandrel yang dimensinya telah ditentukan untuk memaksa bagian tengah bahan uji atau spesimen tertekuk diantara dua penyangga yang dipisahkan oleh jarak yang telah ditentukan.
Selanjutnya bahan akan mengalami deformasi dengan dua buah gaya yang berlawanan bekerja pada saat yang bersamaan.
Dalam pemberian beban dan penentuan dimensi mandrel ada beberapa faktor yang harus diperhatikan, yaitu:
Kekuatan tarik (Tensile Strengt.
Tegangan luluh (Yield Strengt.
Berdasarkan posisi pengambilan spesimen, uji bending dibedakan menjadi 2 yaitu transversal bending dan longitudinal bending, dalam penelitian ini akan digunakan metode transversal bending karena bending yang dilakukan langsung di tengah permukaan material dengan pembebanan.
METODE
Gambar 3 menunjukkan diagram alir penelitian Jumlah variasi penambahan Si pada Al adalah empat variasi, yaitu 0% Si, 2% Si, 4% Si, dan 6% Si.
Gambar 3.
Diagram alir penelitian Alat dan Bahan Penelitian ini memerlukan alat serta bahan untuk menunjang keberhasilan penelitian ini, adapun alat dan bahan yang digunakan adalah sebagai berikut:
Universal Testing Machine (UTM) Tungku peleburan Pasir pencetak bahan uji Tang jepit Sarung tangan Gerinda potong Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini Aluminium Silika Prosedur Kerja Prosedur kerja dari penelitian ini terdiri dari dua kelompok prosedur, yaitu pembuatan spesimen uji dan pengujian spesimen.
Pembuatan spesimen dilakukan di Home Industri Aluminium Sidoarjo.
Pembuatan spesimen dilakukan selama dua hari dengan rincian kegiatan pembuatan cetakan dengan bahan dasar pasir kemudian melakukan peleburan pada komposisi paduan yang telah ditentukan.
Hasil pembuatan cetakan seperti terlihat pada gambar 4 berikut ini.
Nama Penulis Pertama, dkk.
| Judul Jurnal 5 Kata Pertama kemudian disambung titik-titik (A) Jurnal Rekayasa Mesin (JRM).
Vol.
XX.
No.
XX.
April 2024: XX-XX Gambar 7.
Spesimen uji Gambar 4.
Cetakan spesimen uji Proses selanjutnya adalah melakukan proses peleburan aluminium hingga mencair kemudian menambahkan silika hingga tercampur menjadi satu Dalam hal ini, aluminium dengan massa 750 gram sebagai acuan dalam penentuan variasi prosentase yang diberikan.
Pada gambar 5 terlihat proses pelebuan aluminium.
Setelah proses pembuatan spesimen selesai, selanjutnya spesimen dilakukan pengujian.
Pengujian yang dilakukan yaitu uji tarik .
ensile tes.
dan uji tekuk .
ending tes.
Pengujian spesimen dilakukan dilakukan di Bengkel Politeknik Negeri Madura.
Gambar 8 menunjukkan dokumentasi saat pengujian spesimen, baik uji tarik maupun uji tekuk.
Gambar 5.
Proses peleburan Proses peleburan dilakukan selama 2-3 jam dengan kondisi awal tungku pembakaran yang sudah panas.
Proses ini dilakukan secara empat kali dengan penambahan prosentase silika yang berbeda-beda.
Setelah aluminium dan silika yang dipadukan mencair kemudian dilakukan penuangan paduan ke dalam cetakan pasir yang sudah dibuat.
Terlihat pada gambar 6 proses pengecoran berikut ini.
Gambar 8.
Pengujian spesimen .
uji tarik .
uji tekuk
HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 9 menunjukkan hasil pengujian dari spesimen, baik uji tarik maupun uji tekuk.
Gambar 6.
Proses pengecoran Dari prosedur kerja yang telah dilakukan, sehingga diperoleh spesimen uji yang telah siap untuk dilakukan Terlihat pada gambar 7 spesimen uji yang Gambar 9.
Hasil pengujian tarik dan tekuk pada spesimen Hasil Data Nama Penulis Pertama, dkk.
| Judul Jurnal 5 Kata Pertama kemudian disambung titik-titik (A) Jurnal Rekayasa Mesin (JRM).
Vol.
XX.
No.
XX.
April 2024: XX-XX Dari hasil pengujian tekuk (Bending Tes.
yang telah dilakukan, dapat diperoleh data pengujian pada tabel 1
TABEL 1
Data hasil pengujian tekuk .
ending tes.
Komposisi
Peak Load
(N)
Modulus Elastisitas (%) 234,52 356,31 187,17 236,85 PEAK LOAD (N) Gambar 10.
Grafik pengaruh variasi penambahan Si terhadap beban maksimum yang bisa diterima pada pengujian tekuk Gambar 10 menunjukkan terdapat pengaruh persentase penambahan Silika terhadap kemampuan material dalam menerima beban maksimal.
Terlihat bahwa paduan 2%Si memiliki kekuatan peak load tertinggi daripada paduan lainnya .
aduan 4% dan 6%).
Hal ini menunjukkan bahwa penambahan Si pada Al dapat meningkatkan kekuatan peak load setelah dilakukan heat treatment.
Namun kekuatan peak load akan menurun seiring dengan semakin besarnya persentase Si.
Tabel 2 menunjukkan data hasil pengujian tarik (Tensile Tes.
yang telah dilakukan.
Sedangkan gambar 11 menunjukkan pengaruh variasi penambahan Silika pada Alumunium terhadap peak load pada pengujian tarik.
Hasil yang didapat pada pengujian tarik berbanding terbalik dengan hasil pengujian tekuk.
Pada pengujian tarik, semakin besar persentase penambahan Si pada Al, maka semakin besar pula peak load yang mampu diterima.
Namun, pada variasi penambahan 2%Si dan 4%Si tidak memperbaiki peak load material 0%Si.
Penambahan Si baru berdampak spesifik pada kekuatan peak load material ketika variasi 6%Si.
Pemilihan variasi penambahan Si pada Al yang sesuai dengan kebutuhan rangka pada kendaraan KMHE adalah 4%.
Hal ini dikarenakan, berdasarkan hasil pengujian tekuk dan pengujian tarik, keduanya memiliki nilai yang saling bertolakbelakang.
Sehingga untuk mencapai optimalnya, dipilihlah paduan dengan persentase 4%Si.
Harapannya, rangka kendaraan menjadi lebih kuat namun tetap terjaga berat total Sehingga dapat meningkatkan efisiensi konsumsi bahan bakar kendaraan.
SIMPULAN
Berdasarkan pembahasan pengujian yang telah disampaikan sebelumnya bahwa penambahan persentase Si terhadap Al dapat mengubah sifat mekanik material.
Pada pengujian tekuk, semakin besar persentase penambahan Si maka menghasilkan peak load yang semakin kecil.
Sedangkan pada pengujian tarik, semakin besar persentase penambahan Si maka menghasilkan peak load yang semakin besar.
REFERENSI
TABEL 2
Data hasil pengujian tarik .
ensile tes.
Komposisi Peak Load Modulus .
N) Elastisas (%) 78,53 2494,58 57,91 71,55 2753,08 89,03 2538,26 PEAK LOAD (N) Gambar 11.
Grafik pengaruh variasi penambahan Si terhadap beban maksimum yang bisa diterima pada pengujian tarik Petunjuk Pelaksanaan Kontes Mobil Hemat Energi KMHE 2020.
Pusat Prestasi Nasional Kementerian Pendidikan Kebudayaan.
Kusumo.
, & Suryadharma.
Analisa Kekuatan Chassis Mobil Menggunakan Material Paduan Aluminium Dan Magnesium.
Jurnal Teknik Industri, 24.
, 29-42.
Alviandra.
Jumiadi.
, & Mardjuki.
Pengaruh Penambahan Unsur Paduan Magnesium Pada Al-Si Menggunakan Dapur Krusibel Terhadap Sifat Kekerasan Dan Struktur Mikro.
TRANSMISI, 13.
, 217-226.
Rofandi.
, & IRFAI.
Studi Temperatur Tuang terhadap Kekuatan Bending Paduan Al-Si dengan Menggunakan Cetakan Pasir.
Jurnal Teknik Mesin, 6.
Setyani.
, & IRFAI.
Studi Temperatur Tuang Terhadap Kekuatan Tarik Paduan Al-Si dengan Menggunakan Cetakan Pasir.
Jurnal Teknik Mesin, 6.
Kimiartha.
, & Ardhyananta.
Pengaruh Penambahan tembagan (C.
terhadap sifat mekanik dan struktur miko pada paduan Nama Penulis Pertama, dkk.
| Judul Jurnal 5 Kata Pertama kemudian disambung titik-titik (A) Jurnal Rekayasa Mesin (JRM).
Vol.
XX.
No.
XX.
April 2024: XX-XX aluminium silikon (Al-S.
melalui proses Laporan Tugas Akhir.
ITS.
Surabaya.
Saputro.
Analisa Heat Treatment Pada Aluminium Magnesium Silika (AlAeMgAeS.
Dengan Silika (S.
%, 3%, 5%) Terhadap Sifat Fisis Dan Mekanis (Doctoral Dissertation.
Universitas Muhammadiyah Surakart.
Diniardi.
Ramadhan.
Kirono.
, &
Julianto.
Analisa Kekerasan dan Laju Keausan Blok Silinder Mesin Sepeda Motor Berbahan Paduan Al-Si.
Prosiding Semnastek, 1.
Ulfiyah.
, & Fathorrosi.
Analisis Paduan Al Dan Cu Untuk Meterial Chassis Kendaraan.
Elemen: Jurnal Teknik Mesin, 7.
Sadiana.
Putra.
, & Hidayat.
Analisis Kekuatan Tarik Logam Paduan Al-CuMg Sebagai Dudukan Shock Absorber Sepeda Motor.
JURNAL ILMIAH TEKNIK MESIN,
, 67-72.
Eva.
Analisis Sifat Fisis dan Mekanis Alumunium Paduan Al-Si-Cu dengan Menggunakan Cetakan Pasir.
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
UCAPAN TERIMA KASIH