TUGAS AKHIRPENGARUH WAKTU TAHAN PROSES HOT DIPPINGBAJA KARBON RENDAH TERHADAPKETEBALAN LAPISAN, KEKUATAN TARIKDAN HARGA IMPAKDENGAN BAHAN PELAPIS ALUMINUMDisusun :DWI INDARTONIM : D 200030070JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTAOktober 2009iiPERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSISayamenyatakandengansesungguhnyabahwaskripsidenganjudul :PENGARUH WAKTU TAHAN PROSES HOT DIPPINGBAJA KARBON RENDAH TERHADAPKETEBALAN LAPISAN,KEKUATAN TARIKDAN HARGA IMPAKDENGAN BAHAN PELAPIS ALUMINUMYangdibuatuntukmemenuhisebagiansyaratmemperolehderajatsarjanaS1 padaJurusanTeknikMesin FakultasTeknikUniversitasMuhammadiyahSurakarta,sejauhyangsayaketahuibukanmerupakantiruanatauduplikasidariskripsiyangsudahdipublikasikandanataupernahdipakaiuntukmendapatkangelarkesarjanaandilingkunganUniversitasMuhammadiyahSurakartaatau instansi manapun, kecuali bagian yang bersumber informasinyasaya cantumkan sebagai mana mestinya.Surakarta, 18 Oktober 2009Yang menyatakan,DWI INDARTOiiiHALAMAN PERSETUJUANTugasakhiriniberjudul PENGARUH WAKTUTAHANPROSES HOTDIPPING BAJAKARBONRENDAHTERHADAPKETEBALANLAPISAN, KEKUATAN TARIKDAN HARGA IMPAK DENGAN BAHANPELAPISALUMINUM ,telahdisetujuiolehpembimbinguntukdipertahankandihadapanDewanPengujisebagaisyaratuntukmemperolehgelarSarjanaStrataSatu(S-1)diJurusanTeknikMesinFakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.Dipersiapkan oleh :Nama : DWI INDARTONIM : D 200 030 070Disetujui pada :Hari : ........................................Tanggal : .......................................Pembimbing UtamaIr. Bibit Sugito, MT.Pembimbing PendampingIr. Agung Setyo Darmawan, MT.ivHALAMAN PENGESAHANTugas Akhir ini berjudul PENGARUH WAKTU TAHAN PROSES HOTDIPPING BAJAKARBONRENDAHTERHADAPKETEBALANLAPISAN,KEKUATANTARIKDANHARGAIMPAKDENGANBAHAN PELAPIS ALUMINUM , telah dipertahankan di hadapan TimPengujidan telahdinyatakansahuntukmemenuhisebagiansyaratmemperolehderajatsarjanaS1padaJurusanTeknikMesinFakultasTeknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.Dipersiapkan oleh :Nama : DWI INDARTONIM : D 200 030 070Disahkan pada :Hari : Tanggal : Tim Penguji :Ketua : Ir. Bibit Sugito, MT. (..............................)Anggota 1 : Ir. Agung Setyo Darmawan, MT. (..............................)Anggota 3 : Ir. Pramuko Ilmu Purboputro, MT. (.............................)DekanIr. H. Sri Widodo, MTKetua JurusanMarwan Effendy, ST, MTvLEMBAR SOAL TUGAS AKHIRviHALAMAN MOTTO DAN BARANG SIAPA YANG BERTAQWA KEPADA ALLAHSWT, NISCAYA IA AKAN MENGADAKAN BAGINYA JALANKELUAR DAN MEMBERIKAN RIZKI DARI ARAH YANGTIDAK DISANGKA SANGKANYA( Q. S. AT THALAAQ : 2 3 ) Hart a bukanlahfakt or ut ama kebahagiaan,hart a hanyalah salahsat u fakt or dari kebahagiaan yang t erpent ing adalah belajar ikhlasdan bersyukur at as apa yang diberikan-Nya Janganlah kau memint a unt uk dipahami orang t api cobalah kauunt uk memahami orang lainBukan karena sesuatu itu sulit sehingga kita tidak beranimelakukannya, melainkan karena kita tidak berani maka hal itumenjadi sulit. Keberanian adalah cakrawala (Rendra) Kegagal anadal ahk es uk s es any angt er t unda.Kegagal anbol ehdat angber k al i- k al i,t et apik it ahar ust et apt egar danopt imis unt uk t et apme l angk ah Jadilah orang yangbermanfaatbagi orang lainviiABSTRAKSIPadasaatsuatulogamyangdijadikanbahanuntukmembuatkomponen kontruksi,dieksposekelingkunganmakaakanterjadi korosipadalogam. Upaya pengendalianyangditerapkandalam kerangkaperlindunganterhadaplogam kontruksibaja, metode yangdigunakanadalahfinishing dengan penerapanpelapisanlogam.Prinsippelapisanpadalogamadalahsemakintebalhasilpelapisanakanmempengaruhiketahanandari umurmaterial, salah satu carapelapisannyadengan carahotdipping menggunakanaluminum. Hotdippingyaitu prosespelapisandengan prosesmencelupkanmateriallogamkedalammediapelapislogam yang sebelumnya mengalami proses peleburan terlebih dahulu dantitik lebur logam pelapis harus lebih rendah dari logam yang akan dilapisi.Tujuan penelitian ini adalah mengetahui pengaruh waktu tahan proses hotdipping terhadapketebalanlapisan Al,kekuatan luluh,kekuatan tarikmaksimum dan harga impak pada material baja karbon rendah.Penelitianinidilakukandengan spesimenujibajakarbonrendah(C=0,023%)yangtelahmengalamiprosesperlakuanhotworkingdandigunakanuntukdiproseshotdippingdenganpelapisanlogamAldaribahanAlingotdenganvariasiwaktutahanproseshotdipping1menit,3menitdan5menit. Dalampenelitianini pendinginandalamproseshotdipping dengan menggunakan air.Daridatapengujian ketebalanlapisan dihasilkansemakinlamawaktutahandalamproseshotdippingbaja(C= 0,032%) akan semakinbertambahketebalanlapisanAl yaitu waktu1menit = 50 m,3menit =120 m,5menit = 175 m. Kekuatantarik maksimum mengalamikenaikan harga sesudah mengalami proses hot dipping dan semakin lamawaktuhotdippingmakasemakinnaikkekuatantariknya disebabkankarenasemakintebaldanpadatnyalapisanaluminum, yaituuntukrawmaterial tanpa diproses hot dipping = 47,73 kg/mm2, proses hot dipping 1menit = 47,87kg/mm2, 3 menit = 48,60 kg/mm2, 5 menit = 48,52 kg/mm2atauberkurang =0,08 kg/mm2. Pengujianimpak menghasilkan bahwaakan semakinrendahketangguhanmaterialsetelahmengalamiproseshotdipping, hargarata rataimpak untukmaterialtanpadiproseshotdipping = 1,289 j/mm2, hot dipping 1 menit = 1,2 j/mm2dan 3 menit = 1,21j/mm2cenderung sama, hot dipping dengan waktu 5 menit = 1,132 j/mm2.Ketangguhan yang menurun ini diakibatkan oleh naiknya kegetasan yangdiakibatkan oleh naiknya kekuatan bahan.Kata kunci : hot dipping, ketebalan pelapisan, uji tarik, uji impakviiiKATA PENGANTARSyukurAlhamdulillahirabbilalaminkamipanjatkan kehadiratAllahSWTatasberkahdanrahmat-Nyasehinggapenyusunanlaporanpenelitian ini dapat terselesaikan.Tugas Akhir berjudul PENGARUH WAKTU TAHAN PROSES HOTDIPPINGBAJAKARBONRENDAHTERHADAPKETEBALANLAPISAN, KEKUATAN TARIKDAN HARGA IMPAK DENGAN BAHANPELAPISALUMINUM ,dapatterselesaikanatasdukungandaribeberapapihak.Untukitupadakesempatanini,penulisdengansegalaketulusandankeiklasanhatiinginmenyampaikanrasaterimakasihdanpenghargaan yang sebesar-besarnya kepada :1. Ibunda Suparti dan Ayahanda SiswoSuwarno tercinta yangsenantiasadengankebesaranhatinyamemberikandukungandandoronganbaikmoril,materiilmaupunspiritual thanksforall semogakaliansehatselalu,panjangumur,banyakrejeki,dikuatkanimanIslamnya dan bisa melihat anak-anakmu sukses dan takan kulupakanpengorbanankalianyangbegitubesarnyapadaanak-anakmuini,amin.2. Ir.HSriWidodo,MT,selakuDekanFakultasTeknikUniversitasMuhammadiyah Surakarta.3. MarwanEffendy,ST., MT,selakuKetuaJurusanTeknikMesinUniversitas Muhammadiyah Surakarta.ix4. Ir.BibitSugito,MT.,selakudosenpembimbingutama terimakasihtelahbanyakmemberikan banyakwaktu, ilmu, saran, arahandandorongan serta bimbingannya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.5. Ir.AgungSetyoDarmawan,MT.,selakudosenpembimbingpendampingterimakasih untukmeluangkan waktu,pengarahan,bimbingan dan dorongannya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.6. SeluruhDosen yangtelahmembimbingkuselamaini,memberipengajaran ilmu dan segala hal baik yang telah kuperoleh.7. Mas Agus dan Mas Dayat, selaku karyawan di Fakultas Teknik Mesinyangjugabanyakmembantudalamproses menyelesaikanTugasAkhir ini.8. PTCerahSempurna terutama Bpk. Azizdan Bpk. Sutikno sertaseluruhkaryawanyangtelahmembantubanyakhaldalamprosespenelitian untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.9. KakakkuWagiyanto,ST. dan Dewi Wuri P.S.S.,SE. selalukusayangidankucintai,semogakaliansenantiasamemperolehkebahagiaan baik lahir maupun bathin baik didunia maupun diakherat.10. AnikKusriyanti,SS., yangtelahmemberikandukungan,semangatdandoanya,terimakasihuntuksabarmenungguku,semogasegalahal baik terwujud atas kita.11. TemanseperjuangandiAhmadDahlanII, Mahmud,Heri,Kus,Ari,Fahrudin,Husni, dan Agus terimakasihataskebersamaankitadalam berbagai hal di Himpunan selama ini.x12. Teman-teman Teknik Mesin serta teman-teman satu Kos: Boby, MasSigit, Nawa, Didik, Yayat , Dian, Joko, Agung, Teguh, David, Pur &Didit, terimakasih atas kebersamaan dan pembelajaran kita di UMS.13. SemuapihakyangtelahmembantupenulisdalampenyusunanlaporanTugasAkhiriniyangtidakdapatpenulissebutkansatupersatu.Penyusunmenyadaribahwadalampenulisanlaporaninimasihbanyak kekurangan-kekurangan, oleh karena itu penyusun mengharapkanadanyasarandankritiknyayangbersifatkonstruktifdemikesempurnaanpenyusunan laporan dimasa yang akan datang.Akhirnyapenyusunberharap,semogalaporanTugasAkhirini dapat membawa manfaat bagi kita semua.Surakarta, 18 Oktober 2009PenulisDWI INDARTOxiDAFTAR ISIHalHalaman Judul iPernyataan Keaslian Skripsi iiHalaman Persetujuan iiiHalaman Pengesahan ivLembar Soal Tugas Akhir vHalaman Motto viAbstraksi viiHalaman Kata Pengantar viiiDaftar Isi xiDaftar Gambar xiiiDaftar Tabel xviDaftar Simbol xviiDaftar Lampiran xviiiBAB I PENDAHULUAN 11.1. Latar Belakang 11.2. Perumusan Masalah 21.3. Batasan Masalah 31.4. Tujuan Penelitian 41.5. Manfaat Penelitian 51.6. Sistematika Penulisan Laporan 6BAB II TINJAUAN PUSTAKA 112.1. Kajian Pustaka 112.2. Landasan Teori 142.2.1 Paduan Aluminum 172.2.2. Klasifikasi Baja Karbon 252.3. Metalurgi Baja Karbon 292.4 Jenis Pelapisan Permukaan Logam 312.5. Pengenalan Teori Hot Dipping 332.5.1. Prinsip dasar hot dipping 352.5.2. Perencanaan hot dipping 352.5.3. Tahap persiapan pelapisan 362.5.4. pembersihan kerak 372.6. Hot Dipping Aluminum 382.7. Teori Pembekuan Logam 402.8. Ikatan Kimia 42xii2.9. Proses Pelapisan alumunium pada Baja Karbon Rendah 472.10. Cacat pada Proses Hot dipping 50BAB III METODOLOGI PENELITIAN 533.1. Diagram Alir Penelitian 533.2. Tempat Penelitian 543.3. Tahap-Tahap Dalam Pelaksanaan Penelitian 543.3.1. Studi Literatur dan Studi Lapangan 553.3.2. Penyiapan Bahan dan Alat Kerja 553.3.3. Persiapan Alat dan Bahan untuk Proses Hotdipping 583.3.4. Tahap Pengujian 653.3.5. Pengambilan Data Hasil Pengujian 72BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN 734.1. Data Hasil pengujian Komposisi Kimia 734.2. Pembahasan Hasil Pengujian Komposisi Kimia 744.3. Pengujian Foto Mikro 744.3.1. Hasil Pengamatan Foto Mikro 744.3.2. Hasil Pengujian Foto Mikro 754.3.3. Analisa Uji Ketebalan Lapisan 784.4. Pengujian Tarik 794.4.1 Gambar spesimen hasil pengujian tarik 794.4.2. Hasil Pengujian Tarik 814.4.3. Analisa Uji Tarik 834.5. Pengujian Impak 844.5.1 Gambar spesimen hasil pengujian impak 844.5.2. Hasil Pengujian impak 874.5.3. Analisa Uji impak 89BABV KESIMPULAN DAN SARAN 915.1. Kesimpulan 915.2. Saran 91DAFTAR PUSTAKALAMPIRAN - LAMPIRANxiiiDAFTAR GAMBARHalGambar 1.1. Rangka baja atap ringan sky truss 4Gambar 1.2. Produk bagian kontruksi logam dan alat transportasi 5Gambar 2.1. Diagram fasa Al Cu 18Gambar 2.2. Diagram fasa Al Mn 20Gambar 2.2. Diagram fasa Al Si 21Gambar 2.4. Diagram fasa Al Mg 22Gambar 2.5. Diagram fasa biner semu dari paduan AlMg2Si 23Gambar 2.6. Diagram fasa biner semu dari paduan Al-MgZn224Gambar 2.7. Diagram Fe - Fe3C 30Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian 53Gambar2.8. Jeruji (spoke) perangkat kendaraan bermotor 35Gambar 2.9. Ikatan ion antara Na dan F (Van Vlack, 1992) 44Gambar 2.10. Ikatan primer kovalen di dalam molekul ethylene C2H444Gambar 2.11. Skematik ikatan logam 46Gambar 2.12. Ikatanlogamaliranelektrondarikutubnegatipkekutub positip pada kawat logam 46Gambar 2.13. Proses hot dipping profil logam 49Gambar 2.14. Logam baja saat akan diproses pelapisan hot dipping 50Gambar 2.15. Logam baja sesudah perlakuan pelapisan hot dipping 50Gambar 3.2. Material baja sebelum dibentuk spesimen 56Gambar 3.3. Ukuran spesimen uji tarik standar ASTM E 8 M 56Gambar 3.4. Spesimen uji tarik sebelum proses hot dipping Al 57Gambar 3.5. Ukuran Uji Impak (ASTM Handbook vol 03 - 03 E 23) 57Gambar 3.6. Spesimen Uji Impak sebelum proses hot dipping Al 58Gambar 3.7. Material Al ingot untuk pelapisan hot dipping 58Gambar 3.8. Bak dan ember untuk proses pickling 59Gambar 3.9. Bak untuk proses rinsing 60Gambar 3.10. Larutan aquades untuk proses cleaning 60Gambar 3.11. Serbuk zinc amonium cloride 61Gambar 3.12. Bak untuk proses fluxing dan proses pengeringan 61Gambar 3.13. Bak untuk proses hot dipping spesimen baja 62Gambar 3.14. Panel pengontrol suhu 63Gambar 3.15. Proses cooling kedalam air 63Gambar 3.16. Stopwatch 64Gambar 3.17. Sarung Tangan 64Gambar 3.18. Mesin Amplas 65Gambar 3.19. Alat uji FSQ Foundary Spectrovac 66Gambar 3.20. Mesin Olympus Photomicrograpic System 67xivGambar 3.21. Alat Uji tarik 68Gambar 3.22. Alat Uji impak 72Gambar 4.1. Cetakan resin untuk pengamatan tebal lapisan 75Gambar 4.2. Foto struktur mikro spesimen baja karbon rendah 75Gambar 4.3. FotoMikrobajadiproses hotdipping denganvariasiwaktu1menitdidapatkanteballapisanoksidasebesar 50 m 76Gambar 4.4. FotoMikrobajadiproses hotdipping denganvariasiwaktu 3 menitdidapatkanteballapisanoksidasebesar 120 m 77Gambar 4.5. FotoMikrobajadiproses hotdipping denganvariasiwaktu 5 menitdidapatkanteballapisanoksidasebesar 175 m 77Gambar 4.6. Grafikhubunganvariasiwaktu hotdipping dengantebal lapisan aluminum 78Gambar 4.7 (a)Spesimenrawmaterialsebelumdiujitarik(b)Spesimen setelah mengalami uji tarik 79Gambar 4.8. (a) Spesimen yang diproses hot dipping sebelum diujitarik (b) Spesimen yang diproses hot dippingtahan 1menit setelah mengalami uji tarik 80Gambar 4.9. (a) Spesimen yang diproses hot dipping sebelum diujitarik (b) Spesimen yang diproses hot dipping tahan 3menit setelah mengalami uji tarik 80Gambar 4.10. (a) Spesimen yang diproses hot dipping sebelum diujitarik (b) Spesimen yang diproses hot dipping tahan 5menit setelah mengalami uji tarik 81Gambar 4.11. Histogramperbandingankekuatanluluhrata-rata) (y dalam kg/mm283Gambar 4.12. Histogramperbandingankekuatantarikmaksimumrata-rata) (uodalam kg/mm284Gambar 4.13. (a)Spesimenrawmaterialsebelumdiujiimpak(b) Spesimen setelah mengalami uji impak 85Gambar 4.14. (a) Spesimen yang diproses hot dippingsebelum diujiimpak(b)Spesimenyangdiproseshotdippingwaktutahan 1 menit setelah mengalami uji impak 86Gambar 4.15. (a) Spesimen yang diproses hot dippingsebelum diujiimpak (b) Spesimen yang diproses hot dippingwaktutahan 3 menit setelah mengalami uji impak 86Gambar 4.16. (a) Spesimen yang diproses hot dippingsebelum diujiimpak (b) Spesimen yang diproses hot dippingwaktutahan 5menit setelah mengalami uji impak 87xvGambar 4.17. Histogram perbandingan harga impak rata rata bajaraw material dansetelahdiproses hotdipping waktutahan 1 menit, 3 menit, dan 5 menit. 89xviDAFTAR TABELHalTabel 1.1. Aplikasi Produk Lapisan Hot Dipping 3Tabel2.1. Sifat Sifat Fisik Aluminum 16Tabel 2.2. Sifat Sifat Mekanik Aluminum 17Tabel 2.3. Kondisi operasi batch dan pickling 38Tabel 2.4. AngkaBerat LapisanDanKetebalanPelapisanHotDipping Pada Lembaran Baja 40Tabe 4.1. Data hasil uji komposisi kimia baja karbon rendah 73Tabel 4.2. Hasilpengujiantarikspesimenrawmaterialtanpa hotdipping 81Tabel 4.3. Hasilpengujiantarikspesimensetelahdiproses hotdipping waktu tahan 1 menit 82Tabel 4.4. Hasilpengujiantarikspesimensetelahdiproses hotdipping 3 menit 82Tabel 4.5. Hasilpengujiantarikspesimensetelahdiproses hotdipping 5 menit 83Tabel 4.6. Hasilpengujianimpak raw materialbajakarbonrendahtanpa proses hot dipping 87Tabel 4.8. Hasilpengujianimpakbajakarbonrendahsetelahdiproses hot dipping waktu tahan 1 menit 88Tabel 4.9. Hasilpengujianimpakbajakarbonrendahsetelahdiproses hot dipping waktu tahan 3menit 88Tabel 4.10.Hasilpengujianimpakbajakarbonrendahsetelahdiproses hot dipping waktu tahan 5menit 89xviiDAFTAR SIMBOLSimbolou= kekuatan tarik maksimum [ kg/mm2]oy= kekuatan luluh [ kg/mm2]PMax= gaya maksimum [ N ]E = Modulus Elastisitas [ kg/mm2]Ao = luas penampang yang dikenai gaya [ mm2]c= regangan [ % ]AL = perpanjangan atau deformasi [ mm ]Lo= panjang mula-mula [ mm ]L1= panjang setelah patah [ mm ] L = Deformasi/ pemanjangan [ mm ]Eserap = Energi serap [ J ]m = massa pendulum [ kg ]g = percepatan gravitasi [ m/s2]R = panjang lengan pendulum [ m ] = sudut pendulum sebelum diayunkan [o] = sudut ayunan pendulum setelah memukul spesimen [o]HI = harga impak [J/mm2]Eserap = energi serap [ J ]Ao = luas penampang di bawah takikan [ mm ]xviiiDAFTAR LAMPIRANLampiran 1. Produk pelapisan hot dipping dari BC. Partridge Ltd.Lampiran 2. Proses hot dipping profil logam.Lampiran 3. Proses kontruksi logam profil L diproses hot dipping.Lampiran 4. Jeruji (spoke) perangkatkendaraanbermotor yangdilapisi dengan hot dipping.Lampiran 5. Rangka atap baja ringan Sky-Truss.Lampiran 6. Standar ASTM E 23.Lampiran 7. Standar ASTM E 8 M.Lampiran 8. Struktur mikro baja karbon rendah (C = 0,032 %)1BAB IPENDAHULUAN1.1. Latar BelakangPadasaatsuatulogamyangdijadikanbahanuntukmembuatkomponen,dieksposekelingkunganmakaakanterjadikorosipadalogam.Lazimnyakarakteristikinteraksisudahdiperhitungkanpadasaatkomponentersebutdirancanguntukjangkawaktutertentuyanglazimdikenaldenganistilahumurperancangan (designoflifetime).Namundalampraktek,tidakjarangkomponentersebutmengalamikegagalanjauhsebelumwaktunya.Berdasarkanperlakuanpermukaansuatumateriallogam,mekanismeinteraksiakanmelibatkanpetukaranionantarapermukaanlogamdenganlingkungannya.Jadikonsepyangsangat mendasar dalam rangka melindungi logam adalah mengupayakanlogamutamayangakandigunakantidakberinteraksisecaralangsungdenganlingkungandisekitarnya.Upayapengendalianyanglazimditerapkan dalam kerangka perlindungan terhadap logam yang digunakanadalah finishing denganpenerapanpelapisanpadalogam.Prinsippelapisanpadalogamadalahsemakintebalhasilpelapisanakansangatmempengaruhi ketahanan dari umur material.Finishingdiperlukanbagilogam-logamkontruksiyangseringmengalamiinteraksidenganlingkungan,misalnyabajayangtermasukmaterial kuat dan murah sehingga efektif.Melihat kerugian yang mungkinterjadiyangditimbulkanolehinteraksibajadenganlingkunganinimaka2finishing dilakukandengantujuanketahananumurmaterial.Salahsatucara finishing logam baja adalah melakukan surface treatment pada suatulogamyaitudenganmemberiperlindunganpadapermukaanlogamdengan logam lain, salah satu cara pelapisannya dengan cara hot dipping.Definisi hotdipping sendiriyaituprosespelapisandenganlogamlain,denganprosesmencelupkan materiallogamkedalammediapelapislogam yang sebelumnya mengalami proses peleburan terlebih dahulu dantitik lebur logam pelapis harus lebih rendahdari logamyangakan dilapisiditerapkan pada logam pelapis yang titik leburnya kurang dari 1000oC.Penerapanpelapisandengan hotdipping jugabanyakditerapkanpenggunaannyauntukketahananumurmaterialsalahsatunyabaja.Prosespelapisanbajadengansuatulogammempunyaitujuanuntukmelindungiagarmaterialmempunyaiumuryanglebihpanjangdalampenggunaannya.Dasarbahwapelapisandengancara hotdippingberhubungandenganpengaruhwaktutahanpadasaatprosespelapisanlogam baja tersebut apakah akan berpengaruh terhadap sifat mekanik darilogamyangdilapisimaupunketebalanlapisanpermukaansetelahmengalamiprosespelapisankarenapengaruhpanasdalamproses hotdipping.Secarakhususprosespelapisan hotdipping bajamemerlukanmaterialpelapisyangmempunyaiketahananyangbaikterhadaplingkungansehinggadiperlukanmaterialyangmampumelindungisecaramaksimal.Materiallogamyangbanyakdigunakandalamproses hot3dipping adalahaluminum,sengdantimah.Dariketiganyaaluminummempunyai kelebihan dibandingkan yang lain.Dalam pemanfaatannya,prosespengolahanaluminumadaberbagaimacamantaralaindenganproses hotdipping. Aplikasi daripelapisan hotdipping aluminumbanyaksekalikegunaannyadalamkehidupankitasehari-hari,baikdalambentuklembaran,kawatmaupunpipa seperti yang terdapat pada Tabel 1.1 yang ratarata digunakan untukkonstruksi, industri mobil dan industri pesawat.Tabel 1.1. Aplikasi Produk Lapisan Hot Dipping (Townsend, 1994)Lapisan ProdukLembaran Kawat PipaZn-5Al Atap, Pintu,culvert,ductwork, komponenstruktural, body mobilPaku,steples,kawatserabut, kawattali, pagar,kawat serbagunaTiang listrikZn-55Al Atap, ductwork,mufflers,culvert,tailpipes, pelindungpanas, ovens,pemanggang roti,cerobong asap, atapmenara.- -Al tipe 1 mufflers, tailpipes,pelindung panas,pemanggangroti,ovens, cerobongasap.Serabutkawat, kawattali, kawatserba guna-Al tipe 2 Atap,ductwork,culvert,atap menara.Serbut kawat,kawat tali,kawat serbaguna-Aluminummerupakanlogamringanyangmempunyaiketahanankorosiyangbaik,koefisienpemuaianrendah,danhantaranlistrikyangbaik.Materialinidipergunakandidalambidangyangluas, bukansaja4untuk peralatan rumah tangga tetapi juga dipakai untuk keperluan materialalat transportasi, kontruksi, dan industri kerajinan logam.Di Indonesia, industri logam yang memanfaatkan proses pelapisanyang bertujuan dalammenjagakualitasproduknyadenganproses hotdipping memangtidakbanyakdikenal,akantetapiadabeberapaperusahaanyangmenerapkanprosespelapisandengan hotdippingantaralainCV.SUKSES MANDIRITEKNIKyangberadadiwilayahBekasiUtara,yaituberupaproduklogamdalambidangkontruksibangunanrangkabajaatapringan skytruss (lihatpadagambar1.1),terbuatdaribajaringanmututinggiHi-TenG550sebagaibahandasarkekuatanstrukturdenganmutuyangkonsistendanmeratadenganteganganmaksimum550MPayangtelahdiprosespelapisantahankarat,diproduksidenganmesinkhusus dengan tingkatpresisiyangtinggidanhasilbentukdimensimaterialyanglebihakuratsebagaipenunjang penggunaan sistem struktur rangka atapkuda-kuda yang lebihinovatif untuk solusi rayap dan karat. Dengan pilihan bahan material bajadilapisi campuran aluminum dan zinc denganproses hot dip.Gambar 1.1. Rangka baja atap ringan sky truss(http://www.iklandb.com/rangka-atap-baja-ringan-sky-truss-.html, 14 mei 2009)5Sejalan dengan meningkatnyapenggunaanaluminum,teknologipengolahanaluminum juga meningkat pulasampai pembuatan aluminumdenganpaduanpaduankhusus.Tujuannyaadalahuntukmenghasilkanpaduanaluminumataupunpemanfaatanaluminumyanglebihefektif danefisien.Untukitudiperlukanpenelitianpenelitianlebihlanjutuntukmenghasilkanaluminumdenganmutusesuaidenganyangdiharapkan.Aluminumjugabanyakdigunakansebagaimediapelapislogamkarenatahanterhadapkorosi dan biayanyayangmurah. Selainalasan tersebutaluminum dapat membentuk lapisan pelindung berupa Al2O3jika bereaksidenganlingkunganudarabebasdanaluminummempunyaisifatlogamyang tidak mudah sobek. Pelapisan aluminum biasanya dilakukan denganpenyemprotanataupencelupanpanas (hotdipping),pelapisandenganpenyemprotan menyebabkan kadar oksida yang jauh lebih tinggi daripadayangdisebabkanolehpelapisandenganpencelupanpanas,danlebihberpori. Beberapacontohdapatdilihatpadagambar1.2untukhasilprodukkontruksikontruksiuntukalattransportasidaripenerapan hotdipping.Gambar 1.2. Produk bagian kontruksi untuk alat transportasi(sumber www.bcpartridge.co.uk/trailers_wessex.php, 6 juni 2009)6Chamberlain(1991), dalamaplikasinya, prosespelapisanaluminum yangditerapkanpadabajayangharus menghadapi udaradikawasanindustriumurnyalebihpanjangdibandingkandenganlapisanseng yang mempunyai ketebalan lapisan yang sama.Untukproses pelapisanlogamdenganaluminum,untuklogamyangdigunakandalamkontruksitujuanutamanyaadalahuntukmelindungilogamyangdilapisimempunyaiumuryanglebihpanjangdalampenggunaannya,dengancarafungsipelapisanlogamsebagaiisolasidarilingkunganbergunamaksimalsehinggamenghindarkandaripengaruhkorosidankecepatanausdarilogampelapissertayangpalingutamaadalahkekuatanmaterialsetelahmengalamiprosespelapisan.Pengaruhkecepatankorosilogamyangdiisolasidipengaruhibesarterhadapketebalanlogamlapisanpelindung,karenasemakintebalsebuahprosespelapisanmakaketahananumurmaterialyangdilapisiakansemakinlebihpanjang.Disampingitupengaruhkekuatanmateriallogamyangdilapisijugadiakibatkanolehprosessaatlogam dilapisi,karenakekuatanmaterialsangatdiutamakanagarlogamhasilpelapisanmempunyaiumurlebihlamadalampenggunaannyaterutamauntukdigunakanpadabidangkontruksi.Dalamsebuahprosespelapisan,pengaruhkekuatanmaterialdanketebalanlogampelindungdipengaruhiolehwaktutahandalammelaksanakanprosespelapisanlogam,dengandemikianfaktorutamauntukmelindungilogamyangdilapisiagarmempunyaiumuryanglebihpanjangdalampenggunaanyaadalahfaktor7ketebalanlapisandankekuatanlogamyangdipengaruhiwaktutahandalam proses pelapisan logam.Denganlatarbelakangtersebut,pelapisanlogamdenganalumuniumdalamproses hotdipping jugatidakberbeda,olehsebabituseiringdenganperkembanganilmudanteknologimetalurgimelaluipenelitianimpiris, penulis tertarikmelaksanakanpenelitianuntukmemahamipengaruhdariwaktupencelupanterhadap ketebalanlapisandan kekuatan material dan pada proses hot dipping aluminum.1.2. Perumusan MasalahSehubungan bahwaprosespelapisanhotdippingmempunyaipengaruhumurmaterialbajapadasaatpenggunaandilapangandibandingkandenganmaterialbajatanpaproseshotdipping,makadengan melihat hal tersebut bahan material perlu dikaji apakah proses hotdipping bisamemberikanjawabansecarasignifikan berupapengaruhproses hot dipping terhadap suatu material logam baja.Denganmenyimpulkanhaldiatasmaka penelitianinidititikberatkanpada: Bagaimanacaranyamenghasilkanlapisan hotdippingyangbaikdanvariabelyangakanditelitiadalahpengaruhwaktupencelupan bajakarbonrendah padaproses hotdipping cairanAlterhadap ketebalan pelapisan, kekuatan tarik dan kekuatan impak.1.3. Batasan MasalahBerdasarkan latar belakang dan perumusan masalah diatas, agarpenelitiantidakmenyimpangdaripermasalahandantujuannyaagar8prosesyangdilakukanbisaberjalandengansesuaimakapenelitimembatasi masalah penelitiannya sebagai berikut:1. Bahanyangakandilapisiadalahbaja karbonrendahyangtidakmengalamiperlakuancoldworkingdenganreduksiyangsignifikandan sebagai bahan pelapisnya adalah Al dari bahan Al ingot.2. Waktu proses hot dipping adalah 1 menit, 3 menit dan 5 menit.3. Pengujianmekanisyangdigunakanadalah ujitarik(standarASTME8 M) dan uji impak (standar ASTM E 23).4. Pengujian foto mikro dilakukan untuk mengetahui ketebalan pelapisanaluminum.5. Media pendingin dalam proses hot dipping adalah air.1.4. Tujuan PenelitianTujuan dari penelitian ini adalah :1. Untukmengetahuipengaruh variasi waktutahan proseshotdippingterhadapketebalanlapisanpermukaan daribajakarbonrendah(C=0,032 %)diproses hot dipping aluminum.2. Mengetahuipengaruhvariasiwaktupencelupanproses hotdippingaluminumterhadap perubahankekuatanluluhdankekuatantarikmaksimum baja karbon rendah (C = 0,032 %) dalam proses sebelumdan sesudah mengalami proses pelapisan hot dipping aluminum.3. Mengetahuipengaruhvariasiwaktupencelupanproses hotdippingaluminumterhadap perubahankekuatanimpak padamaterialbajakarbonrendah(C=0,032%)dalamprosessebelumdansesudahmengalami proses pelapisan hot dipping aluminum.91.5. Manfaat PenelitianManfaatdenganadanya proses penelitiantentang hotdipping inidiharapkan dapat memberi manfaat antara lain :1. Bagipembaca, engineer atauahlipermesinandankonsumendapatmenjadi pengetahuantentangproses hotdipping yangdilakukandanhasilyangtelahdilakukandapatdijadikanreferensipenelitianselanjutnya.2. Dapat memberikan pengetahuan tentang proses hot dipping aluminumpadabajakarbonrendah(C=0,032%)sehinggabisadiketahuipengaruhnyaterhadapperubahanketebalanpelapisan, kekuatantarik, dan kekuatan impak.3. MenambahwacanabarudidalammengembangkanpengetahuandibidangteknologipengolahanbahanmaupunmetalurgisertamenambahinventarisLaboratoriumTeknikMesin dandigunakanpenelitian lebih lanjut.1.6. Sistematika Penulisan LaporanUntuk mempermudah skripsiini,makaperluditentukandulusistematikapenulisanagarmengetahuibagianmanaduluyangperludiselesaikan.Alurdanstrukturpenulisantugasakhiriniadalahsebagaiberikut:BAB I PENDAHULUANMenguraikanmengenailatarbelakang,tujuanpenelitian,perumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaatpenelitian dan sistematika penulisan laporan.10BAB II TINJAUAN PUSTAKABerisimengenai tentangtinjauanpustaka,landasanteori,yangmeliputi:pengertian teori-teoriumum danpenelitian-penelitianterdahulu, pengertian baja karbon, pengertian aluminum dan hal-hal yang berhubungan denganproses hot dipping.BAB III METODOLOGI PENELITIANMenguraikan berisikantentangdiagramalir, mengenaitatacarapenelitian, penyiapanspesimenuji, tahapanpenelitian dancarapengujian yang dilakukan.BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASANMengemukakantentangpengolahandatahasilpenelitiandanidentifikasinya kepadatujuanpenelitianyaitu hasildaripenelitianhotdipping bajakarbonrendahuntukpengujianketebalanlapisan, pengujian tarik dan pengujian impak.BAB V KESIMPULAN DAN SARANBabiniberisikantentang kesimpulandarihasilpenelitiandansaran-saran mengenai penelitian.DAFTAR PUSTAKALAMPIRAN11BAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1. Tinjauan PustakaSuharno(2007),melakukanpenelitianpengaruhwaktukontakterhadap reaksi antar muka paduan aluminum 7%-Si dan aluminum 11%-Sidenganbajacetakandimanasalah satucacatprosespengecoranlogamdimanacairanlogammelekatpadapermukaanbajacetakan.Prosesinimerupakanhasilreaksiantarmukaantaraaluminumcairdenganpermukaancetakan.Aluminumdengankandungansilikon7%dan11%sertabajacetakanmerupakanhalyangumumdigunakansebagaicairanlogamdanmaterialcetakanpadaprosespengecorantekan (diecasting) paduanaluminum.Penelitianinidilakukanuntukmempelajari morfologi dan karakteristik lapisan intermetalik Al-Fe-Si yangterbentukselamaprosesreaksiantarmukapadasaatpencelupan.SampelujiyangdigunakanyaitubajaperkakasjenisSKD61hasilannealing, yang dicelup pada Al - 7% Si dengan temperatur tahan 680oCdan dicelup pada Al - 11% Si dengan temperatur tahan 710oC pada waktukontakyangberbeda-beda,yaitu10menit;30menitdan50menit.PeningkatanwaktukontakpadaprosespencelupanbajaperkakasSKD61baikpadapaduanAl-7%SimaupunAl-11%Siakanmeningkatkanketebalanlapisan intermetalik yangterbentuksampaititikoptimumkemudianmenurunkembali.Sedangkannilaikekerasanmikrodalamsetiaplapisan intermetalik Al-Fe-SitergantungdarikadarFedidalamnya,12semakin meningkat kadar Fe maka kekerasan intermetallik akan semakinmeningkat.HaliniterjadikarenapeningkatankadarFeakanberakibatpembentukan partikel fasa intermetalik Al-Fe-Si menjadi lebih cepat.Arieros (2007), melakukan penelitian tentang pemanfaatan geramaluminumsebagailimbahindustriuntukprosespembentukanlapisandifusi aluminum padapermukaanbaja karbon rendah. Pada penelitian inialuminumdigunakanuntukmelapisipermukaanlogamyangmemilikipotensitahanterhadapoksidasitemperaturtinggidanketahanankorosiyangbaik.Karenaaluminummerupakanbahanyangmemilikisifattahankorosiyangrelatifbaik,ulet,dankekerasanyangbaikapabiladipadukanuntukmelapisipermukaanlogam.Dengantujuanuntukketahananoksidasi temperatur tinggi dan tahan korosi,proses pelapisandifusi padapermukaanlogamdenganlapisanaluminumyangpadatdisebutjugaPackCementationAluminizing.Dimanadalamprosesiniterdiridarimaterialdasar (BaseMetal) sebagailogamyangakandilapisi,bahancampuran(Al-Si,Al2O3,NH4Cl)sebagaibahanmelapisipermukaanmaterialdasar.BahanAluminumyangdigunakanadalah geramAl-Siyangdigunakansebagaibahanalternatifpengganti Al-powder murni,untukmengetahuisifatdankarakteristikmaterialhasilpelapisandenganAl-Sipadatemperatur900Cdenganwaktuprosessementasi2jam,4jam,dan9jam,dilakukanpengujian metalografi,ujikekerasan,ujiketahananoksidasitemperaturtinggi,dan pengujianmetalografimenggunakan Electron Probe Micro Analysis (EPMA).13Rochiem(2008),dalamsebuahartikeldariJurusanTeknikMaterialdanMetalurgiFakultasTeknologiIndustriInstitutTeknologiSepuluhNovemberKampus ITS SukoliloSurabaya tentangTugasakhiryaituAnalisa Pengaruh Variasi Penambahan Unsur Nikel (Ni), aluminum(Al) Dan Mangan (Mn) Pada Bath Seng Terhadap Ketebalan, Kekerasan,KekilauanDanAdhesivitasLapisan HasilHotDipGalvanizingPadaLowCarbonSteel. Menjelaskan Padaproses hotdipgalvanizing seringdialami tebal dan kekerasan yang kurang sesuai dengan yang diinginkan,hal ini diakibatkan oleh banyak faktor misalnya komposisi pada logam, lajupengangkatan,temperaturdanwaktuceluppadasaatproses hotdipgalvanizing. Agarterjadideposityangmemilikiketebalandankekerasanyangsesuaidenganyangdiharapkanmakaperluditelitipenambahanelemen-elemendalambak dipping.Permasalahanyangditelitiadalahpengaruhpenambahanunsurnikel(Ni), aluminum (Al)danmangan(Mn)pada bak seng terhadap ketebalan, kekerasan, kekilauan dan adhesivitaslapisan hasil hot dip galvanizing. Penelitian ini menggunakan benda kerjalow carbon steel yang digunakan pada proses hot dip galvanizing denganvariasinikel0% - 0,15%, aluminum 0% - 0,025%danmangan0%;1%;2%,padatemperatur 460oCdanwaktucelup5menitkemudian diquenching dalamair.Setelahitudilakukanpengujianketebalan,kekerasan,kekilauan, adhesivitas danstrukturmikro. Daripenelitiandiperolehhasilbahwasemakinbanyakkonsentrasimanganyangditambahkandalambakseng,lapisanyangterbentuklebihtipis,kekerasanmeningkat,kekilauanlapisansemakinmenurundan14adhesivitas semakinjelek.Penambahan 0,025 %Alyangsebelumnyatelahditambahmangandalambakseng,lapisanyangterbentuklebihtebal,kekerasanmeningkat,kekilauanturun,danadhesivitasnyamenurun.Penambahan0,15%Niyangsebelumnyatelahditambahmangandalambakseng,lapisanyangterbentuksemakintebal,lebihberkilau,adhesivitasnyasemakinmenurundankekerasannyamenurun.Pada penambahan 0,15% Ni; 0,025% Al yang sebelumnya telah ditambahmangandalambakseng,lapisanyangterbentuksemakintebal,adhesivitasnya menurun, kekerasannyameningkatdanlebihberkilau.Penambahan0,15%Nidan1%Mndidapatketebalanyangminimum,kekerasan yang tinggi, kekilauan yang tinggi dan adhesivitas yang baik.Prabowo (2008), melakukan penelitian mengenai pengaruh variasiwaktupencelupandanpenempatanletakanoda-katodaproseselektroplanting nikel pada baja karbon rendah. Pengujian ini menghasilkanketebalanpelapisanyangsemakinbertambahseiringbertambahnyawaktupencelupanbajakarbonyangakandilapisidenganproseselektroplanting.2.2. Landasan TeoriSurdia (2009), aluminum ditemukan oleh Sir Humphrey Davy padatahun 1809 sebagai suatu unsur dan pertama kali direduksi sebagai logamoleh H. C. Oersted tahun 1825. Secara industri tahun 1886, Paul heroult diPerancisdanC.M.Halldi AmerikaSerikatsecara terpisahtelahmemperolehlogam aluminum darialuminadengancara elektrolisa dari15garamnyayangterfusi.SampaisekarangprosesHeroultHallmasihdipakai untuk mereduksi aluminum.Pemakaian aluminum semakinmeluasakhirakhirini karenabeberapa faktoryang menguntungkanbaikprodusen maupun konsumen,antaralainkarenaringandankuat,konduktifitasyangbaik,dayahantarlistrikyangcukuptinggi,reflektoryangbaikdanjugadapatdilakukanhampirsemuaperlakuanpermukaan,tidakbersifatmagnetik,tidakmemercikdantidakbersifatracun. Aluminum diproduksidengancaramereduksi aluminum klorida.Bahanbakupengolahan aluminum adalahbauksit, yang terdiri dari : 60 % Alumina / Aluminum Oksida ( Al2O3). 34 % Oksida besi ( FeO3) 2,5 % Oksida Titan ( TiO2) 3,2 % Asam Keizel Anhydriet ( SiO2)Bijih bauksit didapat dalam bentuk batu kecil dengan warna merahtuadanmengandungairsampai30%.PengolahanAl2O3menjadialuminum menggunakanovenelektrolisyaituprosesdimanatanahaluminum bersamasodadicairkandibawahtekananpadasuhu160Cdanterjadipersenyawaan aluminum dansodanyaditariksehinggaberubah menjadi oksida aluminum yang masih mempunyai titik cair tinggi(2200C),titikcairturunmenjadisebesar1000Cjikadicampur kriolit,proses cair oksida aluminum yang terjadi dalam sebuah dapur listrik yangterdiriatassebuahbakbajaplat,dibagiandalamdilapisidenganarang16murni,dandiatasnyaterdapatbatang - batangarangyangdicelupkankedalam campuran tersebut.Aruslistrikyangmengalirakanmengangkat kriolit menjadicairoleh panas yang terjadi karena arus listrik yang mengangkat dalam cairankriolit tersebutadalahsebagaibahanpelarutuntukoksida aluminum.Aldidapatdalamkeadaancairdenganelektrolisa,umumnyamencapaikemurnian99,85%berat.Dengandielektrolisakembalidapatdicapaikemurnian 99,99 %.Aluminum mempunyai sifat fisik hantaran listrik yang tinggi sepertiterlihatpadatabel2.1. Hantaranlistrik aluminumkirakira65 %darihantaranlistriktembaga,tetapimassajenisnya kira kirasepertiganyasehingga memungkinkan untuk memperluas penampangnya. Oleh karenaitu aluminum dapatdigunakanuntukkabeltenaga.Ketahanankorosiberubah menurut kemurniannya, pada umumnya untuk kemurnian 99,0 %ataudiatasnyadapatdipergunakandiudaradantahandalamwaktubertahuntahun.Tabel 2.1. Sifat Sifat Fisik Aluminum (Surdia, 2000)Sifat sifatKemurnian Al (%)99,996 >99,0Massa Jenis (200C)Titik CairPanas Jenis (cal/g.0C) (1000C)Hantaran Listrik (%)Tahanan Listrik Koefesien temperatur (/0C)Koefesien Pemuaian (20 1000C)Jenis Kristal, konstanta kisi2.6989660.20.222664.940.0042923.86x10-6fcc,a=4.013kX2.71653 6570.229759 (dianil)0.011523.5x10-6fcc, a=4.04kX17Untuksifatmekaniksendiri sepertiterlihatpadatabel2.2tergantungdariseberapabesarkemurnianaluminumitusendiri,karenauntuk mendapatkan aluminum dengan kekuatan mekanik yang baik, dapatmenambahkan unsur logam lain sebagai paduannya, antara lain : Cu, Mg,Zn,Si,Mn,Nidansebagainyabaiksecarasatupersatumaupunbersamasama.Berikutadalahtabelsifat sifatmekanisdanfisisaluminum.Tabel 2.2. Sifat Sifat Mekanik Aluminum (Surdia, 2000)2.2.1. Paduan AluminumPaduan aluminum diklasifikasikandalamberbagaistandarolehberbagainegaradidunia.Saatiniklasifikasiyangsangatterkenaldansempurnaadalahstandar Aluminum AssociationdiAmerika(AA)yangdidasarkanatasstandarterdahuludariAlcoa(Aluminum CompanyofAmerica) antara lain sebagai berikut:1. Al Cu dan Al Cu MgDalamdiagramfasaAl-Cuyangditunjukkanpadagambar2.1perlakuan panas dan pengerasan paduan alumunium dapat dilakukandi sistem antara Al dan CuAl2, larutan padat alfa di daerah sisi Al padaSifat sifatKemurnian Al (%)99,996 >99,0Dianil 75% diroldinginDianil H18Kekuatan tarik (kg/mm2)Kekuatan luluh (0,2%)(kg/mm2)Perpanjangan (%)Kekerasan Brinel4.91.348.81711.611.05.5279.33.5352316.914.854418temperaturtinggimerupakanlarutanpadatdariberbagaikomponenkedua, yang kelarutannya menurun kalau temperatur diturunkan. Bagipaduan yang mempunyai diagram fasa seperti itu kalau paduan padakomposisi tertentu misalnya 4 % Cu-Al, didinginkan dari larutan padatyanghomogensampaipadatemperaturmemotongkurvakelarutanunsurkeduadimanakonsentrasinyamencapaijenuh.Selanjutnyadenganpendinginanyanglebihjauhpadakeadaanmendekatikeseimbangan,fasakeduaakanterpresipitasikan.Konsentrasidarilarutandapatberubahtergantungpada kurvakelarutan,danpadatemperaturbiasamerupakansuatucampuranantaralarutanpadatyang jenuh dan fasa kedua. Presipitasi tersebut memerlukan keadaantransisidariatomyaitudifusi,yangmemerlukanpulawaktuyangcukup.Kalaumaterialdidinginkandengancepatdarilarutanpadatyanghomogenpadatemperaturtinggi,yaitudenganpencelupandingin,keadaanpadatemperaturtinggiitudapatdibawaketemperatur yang biasa. Operasi ini dinamakan perlakuan pelarutan.Gambar 2.1. Diagram fasa Al - Cu19Sebagaipaduancorandipergunakanpaduanyangmengandung 4 5%Cu.Ternyatadarifasanyapaduaninimempunyaidaerah pembekuanyang luas,penyusutanyangbesar,resikobesarpadakegetasanpanasdanmudahterjadiretakanpadacoran. Adanya Si sangatberguna untuk mengurangi keadaan itudanpenambahan Ti sangat efektif untuk memperhalus butir.Sebagai paduan Al Cu Mg paduan yang mengandung 4 %Cu dan 0,5 % Mg dapat mengeras dengan baik dalam beberapa hariolehpenuaanpadatemperaturbiasasetelahpelarutan,paduaniniditemukanolehA.WilmdalamusahamengembangkanpaduanAlyang kuat yang dinamakan duralumin. Paduan yang mengandung Cumempunyaiketahanankorosiyang rendah,jadiapabilaketahanankorosi yang khusus diperlukan permukaannya dilapisi dengan Al murniataupaduanAlyangtahankorosiyangdisebutplatalklad.Aplikasipaduan ini adalah pada bahan pesawat terbang.2. Paduan Al MnMnadalahunsuryangmemperkuatAltanpamengurangiketahanankorosidandipakaiuntukmembuatpaduanyangtahankorosi. Contoh paduan ini adalah Al 1,2% Mn, Al 1,2% Mn 1,0%Mg. Dalam diagram fasa Al Mn yang terdapat pada gambar 2.2 yangada dalam keseimbangan dengan larutan padat Al adalah Al6Mn.20Gambar 2.2. Diagram fasa Al - Mn3. Paduan AlSiDalamdiagram fasadarisistempaduanAl Siterlihatpadagambar2.3 ini adalahtipe eutektik yang sederhanayang mempunyaititik eutektik pada 577oC, 11,7 % Si, larutan padat terjadi pada sisi Al,karena batas kelarutan padat sangat kecil maka pengerasan penuaansukardiharapkan.Kalaupaduaninididinginkanpadacetakanlogam,setelahcairanlogamdiberi natriumflourida kira kira0,05 - 1,1%,tampaknyatemperatur eutektik meningkat kira kira15oC,dankomposisi eutektik bergeser ke daerah kaya Si kira kira pada 14 %.Hal ini biasa terjadi pada paduan hipereuektik seperti 11,7 14 % Si,Simengkristalsebagaikristalprimer,tetapikarenaperlakuanyang21disebutdiatasAlmengkristalsebagaikristalprimerdanstruktureutektiknyamenjadisangathalus.Ini dinamakanstrukturyangdimodifikasi. Sifat sifat mekaniknya sangat diperbaiki, fenomena iniditemukan oleh A. Pacs tahun 1921 dan paduan yang telah diadakanperlakuan tersebut dinamakan silium.Gambar 2.3. Diagram fasa Al - SiPaduanAlSisangat baikkecairannya, yangmempunyaipermukaanbagussekali,tanpakegetasanpanasdansangatbaikuntukpaduancoran.Sebagaitambahaniamempunyaiketahanankorosiyang tinggi, sangat ringan, koefesien pemuaianyang kecil dansebagaipenghantaryangbaik untuklistrikdanpanas.Karenamempunyai kelebihan tersebut, paduan ini sangat banyak dipakai.PaduanAl12 %Sisangatbanyakdipakaiuntukcorcetak.Tetapidalamhalinimodifikasitidakperludilakukan.Sifat sifatsiluminsangatdiperbaikiolehperlakuanpanasdansedikitdiperbaiki22olehunsurpaduan.PaduanAl Sijugabanyakdipakaisebagaielektroda untuk pengelasan yaitu terutama yang mengandung 5 % Si.4. Paduan Al MgDalampaduanbinerAl Mgsatufasayangadadalamkeseimbangandenganlarutan padatAladalahlarutanpadatyangmerupakansenyawaantarlogamyaituAl3Mg2.Selsatuannyamerupakanhexagonalsusunanrapattetapijugaadaselsatuannyamerupakankubusberpusatmukarumit. Dapatdilihatpadagambar2.4.diagramAl-Mguntuktitikeutektiknyaadalah450oC,35%Mgdan batas kelarutan padatnya pada temperatur eutektik adalah 17,4 %Mg,yangmenurunpadatemperaturbiasakira kira1,9%Mg,jadikemampuanpenuaandapatdiharapkan.SecarapraktispenambahanMgtidaklahbanyak,pengerasanpenuaanyangberartitidakdiharapkan. Senyawabeta mempunyai massa jenisyangrendahdanmudahteroksidasi,olehkarenaitubiasanyaditambahkansedikitfluxdari Be, sebagai contoh 0,004 %.Gambar 2.4. Diagram fasa Al - Mg23PaduanAlMgmempunyaiketahankorosiyangsangatbaik,sejaklamadisebuthidronaliumdandikenalsebagaipaduanyangtahankorosi.CudanFesangatberbahayabagiketahanankorosi,terutamaCusangatmemberikanpengaruhnya.Makaperluperhatiankhusus terhadap tercampurnya unsur pengotor.5. Paduan AlSiMgPadapaduanini kalau sedikitMgditambahkankepadaAlpengerasansangatjarangterjadi,tetapiapabilasecarasimultanmengandungSi,makadapatdikeraskandenganpenuaanperlakuanpanassetelahperlakuanpelarutan.Padagambar2.5menunjukkandiagramfasapaduanAl-Mg2SiyangberasaldarikelarutanyangmenurundariMg2SiterhadaplarutanpadatAldaritemperaturtinggike temperatur yang lebih rendah.Gambar 2.5. Diagram fasa biner semu dari paduan AlMg2SiPaduan dalam sistem ini mempunyai kekuatan kurang sebagaibahantempaandibandingkandenganpaduanpaduanlainnya,tetapi24sangat liat, sangat baik mampu bentuknya untuk penempaan, ekstrusidansebagainyadansangatbaikuntukmampubentukyangtinggipadatemperaturbiasa. Mempunyaimampubentukyangbaikpadaekstrusidantahankorosi.Karenapaduandalamsisteminimempunyaikekuatanyangcukupbaiktanpamengurangihantaranlistrik,makabanyakdigunakanuntukkabeltenaga.Dalamhalinipencampuran Cu, Fe dan Mn perlu dihindari karena unsur unsur itumenyebabkan ketahanan listrik menjadi tinggi.6. Paduan AlMgZnDalam digram fasapaduan ini yang terdapat pada gambar2.6tersebut,aluminummenyebabkankeseimbanganbinersemudengansenyawa antar logamMgZn2,dankelarutannyamenurunapabilatemperatur turun.Gambar 2.6. Diagram fasa biner semu dari paduan Al-MgZn225Paduaninidapatdibuatkerassekalidenganpenuaansetelahperlakuanpelarutan.Tetapisudahsejaklamatidakdipakaikarenamempunyai sifat getas terhadap retak korosi tegangan.2.2.2. Klasifikasi Baja KarbonBahanlogampadajenisbesiadalahmaterialyangseringdigunakandalammembuatpaduanlogamlainuntukmendapatkansifatbahanyangdiinginkan.Bajamerupakanpaduanyangterdiridaribesi,karbon dan unsur lainnya sepertiMn, P, Cu, S dan Si. Adapunpengaruhunsur paduan pada bahan baja karbon adalah :Carbon (C)Karbonpadabajadapatmeningkatkankekuatandankekerasantetapijika berlebihan akan menurunkan ketangguhan (toughness).Mangan (Mn)Mangan dapat mencegah terjadinya hot shortness (kegetasan pada suhutinggi) terutama pada saat pengerolan panas.Phospor (P)Unsurinimembuatbajamengalamiretakdingin (coldshortness) ataugetaspadasuhurendah,sehinggatidakbaikuntukbajayangdiberibeban benturanpadasuhurendah.Tetapiefekbaiknyaadalahdapatmenaikkanfluiditasyangmembuatbajamudahdirolpanas.Kadarphospor dalam baja biasanya kurang dari 0,05 %.26Sulfur (S)Sulfur dapatmenjadikanbajagetaspadasuhutinggi,karenaitudapatmerugikanbajayangdipakaipadasuhutinggi,disampingmenyulitkanpengerjaansepertidalampengerolanpanasatauproseslainnya.Kadarsulfur harus dibuat serendah-rendahnya yaitu lebih rendah dari 0,05 %.Bajadapatdibentukmelaluipengecoranmaupunpenempaan.Karbonmerupakanunsurterpentingkarenadapatmeningkatkankekerasan dan kekuatan baja. Baja merupakan logam yang paling banyakdigunakandalambidangteknik,dalambentukpelat,lembaran,pipa,batang, profil dan sebagainya. Salah satu baja yang sering dipakai adalahbaja paduan (alloy steel).Proses reduksi (deoxidation practice) dan proses pembuatan bajaakan mempengaruhi sifatdankarakteristikbaja.Walaupundemikianvariasikandungankarbonmempunyaipengaruhyangpalingbesarpadasifatmekanisbaja,denganbertambahnyakandungankarbonmakakekerasan (hardness) dan kekuatan (strength) meningkat. Oleh karena ituklasifikasibajaberdasarkankomposisikimialebihbanyakdigunakan,sehinggabajakarbonumumnyadikelompokkanberdasarkankandungankarbonnya dan unsur campuran seluruhnya mencapai 2%. Pengelompokan Jenis Baja KarbonBajamerupakanlogamyangdihasilkandaripemurnianbesituang,yaitudenganmengurangikadarkarbonataupengotorlainnyayangterdapatdalambesituangtersebut.Kadarkarbondalambajadikelompokkan paling tinggi sampai 1,7 % (Bishop, 2004).27Didalamnyabajamerupakanpaduanantarabesi,karbon,danbeberapaunsurlainnyasepertiMn,P,Cu,SdanSi.Unsurterpentingyangmempengaruhikekerasandankekuatanbajaadalahkandungankarbondalambaja.Sehinggaberdasarkankadarkarbonnyaataukomposisi kimianya dapat dikelompokkan menjadi :1. Baja Karbon Rendah ( low carbon steel )Bajadengankandungankarbon 0,6 %) danpembersihan continue, asal kandungan besi didalam batch lebihbaik dari 8%.1. Permukaan lebih hitam dan bercak noda-noda terlihat padabaja karbon tinggi.2. Temperatur operasi lebih tinggi sehingga biaya operasi lebihtinggi. Asam Chlorida (HCl)AsamChloridalebihbaikuntukmenghilangkankerakpadabajaataubatangankawatbajakarbontinggiyangtelahmengalami perlakuan panas. Asam ini menghasilkan permukaanabu-abuyangmeratadanmenurunkankemungkinanoverpicklingyangdapatmenimbulkannoda - nodahitampadapermukaan benda kerja.Untukproses pickling continue asamchloridadigunakanacuan dalam penggunaan larutan HCl seperti yang terlihat pada38tabel2.3.Tujuandariprosesinijugadigunakanuntukmemperolehpermukaanbersihyangmerata. Kondisioperasibatch dan pickling continue dalam larutan Asam Chlorida yaitu:Tabel 2.3. Kondisi operasi batch dan pickling (Firmantika, 2006)Kondisi Operasi Batch PicklingKonsentrasi HClTemperaturWaktu celupKonsentrasi Fe max% beratoFDetik% berat8-12100 1055 151315 30120 1401 205 - 82.6. Hot Dipping AluminumTownsend (1994), dalam pemanfaatan logam terutama aluminumuntuk pelapisan, ada empat jenis pelapisan hot dipping aluminum, yaitu:1. Pelapisan Aluminum Type 1 (Pelapisan Al Si)Lapisantipeiniadalahlapisanyangtipisyaitudenganketebalanmenurutkelasnya.Untukkelas40teballapisannyaadalah20 25 mdanuntukkelas25biasanyauntukkepentingantertentuyaitu tebal pelapisan 12 m. Silicon yang dicampurkan pada pelapisantipe1inirata rataadalah5 11%untukperintahmencegahpembentukan lapisan tebal antara logam besialuminum, dimana akanmerusak pelekatan lapisan dan kemampuan untuk membentuk.2. Pelapisan Aluminum Type 2 (Al Murni)Lapisaniniadalahlapisanyangtebaldenganketebalanpelapisanadalah30 50 m. Aluminum yangdigunakanadalah39aluminum murni.Produkyangdihasilkan biasanyadigunakanpadakonstruksiluarruanganyaituataprumah,pipaairbawahtanah,menarayangmemerlukanperlindunganterhadapketahanankorosiudara.Padalingkunganperairanlaut,pelapisaninisangatbaikketahanannya terhadap korosi celah.3. Pelapisan Zn 5AlBerdasarkandiagramfasekeseimbanganAl Zn,padacampuran eutectic rendahterjadipada5%Al.Lembaranbajayangdilapisidenganpelapisanini(antara4% - 7%Al)denganketebalanyangsamalebihtahankorosifdibandingdenganpelapisangalvanisketika dilakukan tes pada laboratorium atau di lingkungan air laut.4. Pelapisan Zn 55AlMaksuddaripelapisancampuranZn 55Aladalahgabungananatara 55% aluminum dengan zinc yang sangat baik dan tahan korosiudaradalamwaktuyanglamadenganmengorbankansifatdaripelapisangalvanistunggal.Studitentangjangkawaktuketahanankorosiitumemperlihatkanbahwacampuran55 % Alsangatoptimalpadakomposisi Aluminum-Zincsistem.Produksilembaranbajayangdilapisidenganmetodeinipertamakalidilakukanpadatahun1972diAmerikaSerikatdenganmerkGalvalume.Tebalpelapisannyaadalahrata rata antara 20 25 m. Ketahanan korosi dari pelapisan tipe inipada umumnya paling sedikit 2 - 4 kalinya dari waktu ketahanan korosipelapisan galvanis yang lain dengan ketebalan yang sama.40Untuk penerapanpelapisanaluminumdalamlembaranbajaseperti terdapat pada tabel 2.4 yang memanfaatkan empat tipe aluminumyangberbedaakanmempengaruhiberatpelapisanmaupunketebalanpelapisan.Tabel2.4. AngkaBeratLapisanDanKetebalanPelapisanHotDippingPada Lembaran Baja. (Townsend, 1994)Tipe PelapisanBerat Pelapisan(gr/m2)KetebalanLapisan( m)Aluminum Tipe I (Al-Si) 120752012Aluminum Tipe 2 (Al Murni) 3051954830Zn 5 Al 700600450350275225180135904841312419151296Zn 55 Al 1801651502422202.7. Teori Pembekuan LogamLogammerupakanbendapadatyangmempunyaititikcairmaupuntitikbeku,dalampembekuanloganadaberbagaimacamantaralain:411. Pembekuan Logam MurniPadalogammurnicairyangperlahandidinginkan,makapembekuanterjadipadatemperaturyangkonstan.Temperaturinidisebut titik beku yang khusus bagi logam.Dalampembekuanlogamcair,padapermulaantumbuhlahinti-intikristal.Kemudiankristal- kristaltumbuhdisekelilinginti.Akhirnyaseluruhnyaditutupiolehbutirkristalsampailogamcairhabis.Inimengakibatkanseluruhlogammenjadisusunankelompok- kelompokbutirkristaldanbatas batasnyayangterjadidiantaranya,disebutbatas butir.2. Pembekuan PaduanKalaulogamyangterdiridariduaunsurataulebihdidinginkandarikeadaancair,makabutir- butirkristalnyaakanberbedadenganbutir- butir kristal logam murni. Ada dua hal jenis yang akan terjadi padapembekuanpaduanyangpertamabahwaAlarutdalamB,atauBlarutdalamAdanyangkeduayaituAdanBterikatsatusamalaindenganperbandingantertentu.Halpertamadisebutlarutanpadatdanyangkedua disebut senyawa antar-logam.Larutan padat adalah keadaan dimana beberapa atom terdiri darikonfigurasiatomAdisubstitusikanolehatom atomB,atauatom atomBmenembusmasukkedalamruangbebasantaratomdarikonfigurasi atom atom A, dimana tidak merupakan campuran mekanistetapi keadaan larut secara atom.42Senyawa antar-logam terdiri dari ikatan A dan B dan mempunyaikisikristalberbedadariAdanB.Selainituhalyangjarangdimanasebagiankecildarikedua duanyaatausalahsatudariAdanBmuncul dalam keadaan murni.Dengandemikianmakastrukturpaduanterdiridaritigamacamlarutanpadat,senyawaantar logamdanlogammurnisehinggakenaikankomposisipaduanmenyebabkanbertambahnyamacamkristal dan strukturnya.3. Pembekuan CoranPembekuancorandimulaidaribagianlogamyangbersentuhandengancetakan, yaituketikapanasdarilogamcairdiambilolehcetakansehinggabagianlogamyangbersentuhandengancetakanitumendingin sampai titik beku, dimana kemudian inti intikristal tumbuh,bagiandalamcoranmendinginlebihlambatdaripadabagianluar,sehinggakristal kristaltumbuhdariintiasalmengarahkebagiandalam coran2.8. Ikatan KimiaSecara umum semua benda mempunyai ikatan kimia, tetapi bendasatudenganyanglainmempunyaiikatanyangberbedatergantungkandungandidalambendatersebut.Ikatankimiasendiriterdiridaribeberapa ikatan yaitu sebagai berikut:43a. Ikatan primerYaituikatanyangprosesyangterjadididalamikatantersebutmencakup prosedursebagai berikut: menerimaelektrontambahandanmelepaskanelektronataumembagi elektron. prosesmenerimadanmelepaselektrontersebutmenghasilkanionnegatif atau ion positip dan dengan demikian menimbulkan ion yangsaling tarik menarik ion dengan muatan yang berlainan. Prosesmemerlukanasosiasiyangeratantaraatomsehinggamereka dapat saling membagai elektron.Ketigaprosesdiatasakanmenghasilkanikatanyangkuatsehinggaikatanprimerseringdisebut strongbondingforce.Ikatanprimer memiliki beberapa jenis ikatan diantaranya terdiri dari :1. Ikatan IonIkatanionadalahikatanyanggayatariknyaantaraduaiondenganmuatanyangberlawananitumenyatakantransferlengkapsebuahelektrondarisebuahatomlogamkesebuahatomnonlogam. Ikatan ion mempunyai sifat titik didih dan titik leburnya tinggi,leburannya menghantarkan arus listrik, keras dan getas, mudah larutdalam pelarut polar. Contoh ikatan ion seperti terlihat dalam gambar2.9, karena gaya tarik menarik antara bahan yang bermuatan negatipdanpositip,terbentuklahikatanantaraion ionyangberdekatanyangberlainanmuatannya(a)elektronpindahdariorbitalluar44natriumkefluor.(b)ionpositipdanionnegatipyangterjadiakansaling tarik menarik dan membentuk ikatan ion.Gambar 2.9. Ikatan ion antara Na dan F2. Ikatan KovalenIkatankovalenadalahikatanyangpasanganelektronnyadigunakanbersama samaantaraduaatombukanlogamsepertiyangterlihatpadagambar2.10.Terdiridari2yaituikatankovalenpolardanikatankovalennonpolar.Ikatankovalenmempunyaisifattitikdidihdantitikleburnyarendah,mudahmenguap,kovalenpolarbersifat elektrolit dan kovalen non polar bersifat non elektrolit.Gambar2.10. Ikatan primer kovalen di dalam molekul ethylene C2H4453. Ikatan LogamIkatanlogamadalahikatanantaratomdalamsuatuunsurlogam, biasanya terjadi karena adanya interaksi antar logam denganelektronyangbergerakbebas.Mempunyaisifatmenghantarkanpanas.DrudedanLorentzmengemukakanmodelbahwalogamsebagai suatu kristal terdiri dari ion ion positip logam dalam bentukbola bolakerasdansejumlahelektronbergerakbebasdalamruang.Elektron elektronvalensilogamtidakterikateratkarenaenergi ionisasinya rendah, sehingga relatif bergerak.Umumnyaunsurlogammerupakanelektronpasifkarenamemilikikecenderunganuntukkehilanganelektronvalensimembentukionpositip.Akibatnyaterjadipenataanteraturion ionpositiplogamdandisekitarnyaterdapatelektronvalensiyangtelahlepasdariatomlogamsepertiterlihatdalamgambar2.10.Elektronbertindak seperti perekat pada ikatan logam. Elektron dapat bergerakdengan leluasa diantara orbital orbital molekul tersebut, dan karenaitutiapelektronmenjaditerlepasdariatominduknya.Elektrontersebutdisebut terdelokalisasi.Logamterikatbersamaanmelaluikekuatandayatarikyangkuatantaraintipositipdenganelektronyang terdelokalisasi.46SEA OF VALENCEION COREGambar 2.11. Skematik ikatan logamPadaleburanlogam,ikatanlogamtetapadameskipunsusunanstrukturnyatelahrusak.Ikatanlogamtidaksepenuhnyaputussampailogammendidih. Haliniberartibahwatitikdidihmerupakanpetunjukkekuatanikatanlogamdibandingkandengantitikleleh.Padasaatmeleleh,ikatanmenjadilonggartetapitidakputus.Padagambar2.11menunjukkanaliranelektrondarikutubnegatip ke kutub positip pada kawat logam.Gambar 2.12. Ikatan logam aliran elektron dari kutub negatip kekutub positip pada kawat logam.b. Ikatan sekunderKetigajenisikatanyangtelahdibahaspadaikatanprimermerupakanikatanprimerrelatifkuat.Ikatansekunderyanglebih lemahdikelompokkan sebagaigaya van der Waals, dalam suatuikatan kimiagaya van der Waals diabaikan saja kecuali bila merupakan ikatan satu-47satunyakarenaIkatanprimertermasukikatanantaratomyangsangatkuat,jauhlebihkuatjikadibandingkandengan ikatan-ikatansekunder,10 hingga 100 kalinya.Ikatankimiayangterjadidalamprosesmenempelnyalogamalumuniumpadabajakarbonrendahdalamproseshotdippingyaituikatan logam.2.9. Proses Pelapisan alumunium pada Baja Karbon RendahGambreel(2009), metodedasarpelapisan hotdipping adalahcleaning,pickling(acid),fluxingdandipping.Untukmetodedasarpelapisan dengan hot dipping adalah sebagai berikut :a. CleaningYangdimaksuddengan cleaning yaitupembersihanpermukaanlogamyangdimaksudkanuntuk menghilangkankontaminasi,kotorandanmembentukstrukturpermukaanlogamyangbaik.Dalamhaliniadabeberapa proses yang dilakukan antara lain :1. Proses Polishingpadalogammenyangkutprosespenggosokanpadalogamyangmenggunakan material abrasive yang kasar pada permukaan anodayangkasar.Dalamprosesperindustrianpengerjaan polishing jugadikenalsebagaiprosespenggosokansetelahdigerindaataudiamplas482. Proses Pencucian LemakPencucianlemakdenganmenggunakanbensindimaksudkanagarbenda kerja bebas dari lemak atau minyak yang dapat mengganggudaya rekat hasil pelapisan.3. Proses PembilasanProsespembilasandenganmenggunakan aquades yangberfungsiuntukmenghilangkansisa-sisabensinyangmasihadapadapermukaan benda kerja. Digunakannya Aquades karena mempunyaidayahantarlistrikyangkecildaripadaairbiasadanmengandungAnion dan Kation rendah (bebas Chlor).b. PicklingProses pickling adalahprosespembersihanmaterialsetelahprosesclaeaning dengan menggunakan bahan kimia yang mengandung asam.Dalam hal ini ada beberapa proses yang dilakukan antara lain :1. Pencucian dengan HClProses pencucian HCl dilakukan pada permukaan benda kerja yangmasihmengandunglemakatauminyak.MerendambendakerjakedalamlarutanHCl12%selama5menitsampailemakatauminyak hilang yang ditandai dengan seluruh permukaan benda kerjaterbasahi oleh larutan.2. Proses PembilasanProsespembilasandenganmenggunakanaquadesatauairbersihyangberfungsiuntukmenghilangkansisa-sisalarutanHClyangmasih ada pada permukaan benda kerja.49c. FluxingProsesinidilakukanbajadifluxingdenganzincamonium cloride (sengamoniumklorit)35%panasbertemperaturkamarataumaksimal40Cuntukwaktu3menitbertujuanuntukmelarutkanlapisanoksidatipis.Tahapakhirperlakuanawaliniadalahpengeringanbajatersebutdidalam udara dengan temperatur kamar untuk waktu 10 menit.d. DippingProses dipping adalahprosesgalvanisakhirdilaksanakandenganmencelupbajadalamAlcair.Untukwaktupencelupanyangakandilakukandalam prosespelapisaniniadalahdengan3variasiwaktutahan berbeda yaitu 1 menit, 3 menit dan 5 menit.Dalamgambar2.13dapatdilihatdasarprosesyangdilakukandalammelaksanakanpelapisandenganhotdippingpadaprofillogamkontruksi.Gambar 2.13. Proses Hot dipping profil logam(sumber : www.steelpoles.eu/text/conserveringen.htm., 27 Juli 2009)Sedangkanuntukcontohpelapisansesungguhnyadalamprosessebelumperlakuanpelapisanhot dippingpadakontruksilogambajaRinsingRinsingPicklingfluxingDippingCooling & InspectionAfterpolishing50kontruksidapatdilihatpadahasilgambar2.14,danhasillogamsesudahpelapisan dengan hot dipping dapat dilihat pada gambar 2.15.Gambar 2.14. Logam baja saat akan diproses pelapisan hot dipping( sumber : http://www.westgalv.net.au/galvanising.html, 27 Juli 2009 )Gambar 2.15. Logam baja sesudah perlakuan pelapisan hot dipping( sumber : http://www.westgalv.net.au/galvanising.html, 27 Juli 2009)2.10. Cacat pada Proses Hot dippingPadapelapisansecara hotdipping seringditemuicacat - cacatsepertihalnyacacatpelapisanyangterdapatpadapelapisanselain hot51dipping.Salahsatucacatyangbanyak dijumpaibiasanyaberbentuklubang - lubang halus dan perapuhan hidrogen. Secara umum cacat yangsering terjadi pada pelapisan disebabkan oleh :a. Persiapan kurang baikb. Bahan yang digunakan kurang memadaic. pelapisan tidak sempurna.Beberapa cacat yang terjadi pada proses hot dipping adalah1. Kesalahan daya lekat2. Pelepuhan3. Cacat lubang4. Kekasaran5. Perapuhan hidrogenUntukpenjelasanbeberapacacat - cacatyangterjadiadalahsebagaiberikut:1. Kesalahan daya lekat dan PelapuhanKesalahan ini dianggap serius, karena dapat memperkecil umuroperasi.Biasanyaterjadiakibatpelaksanaanpersiapankurangsempurnasehinggakotoransertakerak,lemak,genanganairataukontaminasi lain masih terdapat dipermukaan benda yang dilapisi. Padapelapisan permukaanyangmengandung kotorantersebuttidakmembentuksuatuikatanantarabahanpelapisdenganbahandasar.Keadaaninimenyebabkantimbulnyapelepuhandanberkurangnyadayalekatlapisan,olehkarenaitupenentuanjenispelapisterhadapsuatu logam yang akan dilapisi perlu menjadi perhatian.522. KekasaranKekasaranpermukaanyangseringterbentukpadasaatpelapisandisampingmemberikanpenampilanyangkurangbaik,jugadapatmenurunkanketahananlapisanitusendiri.Permukaanlapisanyangkasarseringmenyebabkanterjadinyakorosilubangyangsangatberbahaya.Permukaankasarinibiasanyadisebabkanolehpersiapanyangtidaksempurnaataularutanpelapisyangmengandungpartikelpadat.3. Cacat LubangCacatlubangseringterjadiakibat overpickling.Akibat overpickling ini permukaan terjadi lubang-lubang yang membuat permukaanmenjadikasar.Halinibiasanyadiatasidenganmengangkatbendakerjasecepatnyasetelahdiperkirakanpermukaanyangdilapisibebaskotoran. Disamping itu dapat jugadilakukan inhibitor,akan tetapi tetapsulitdijaminuntuktidakterjadilubang.Selainlubang-lubangyangterjadi didalam lapisan akan menjadi banyak bila sisa kerak atau tanah,partikel padat, selama cold work.4. Penggetasan oleh hidrogenPenggetasan olehhidrogen disebabkan penerobosan hidrogenkedalambaja.Pelapuhanhidrogenbiasanyaterjadipada saatpembersihansecaraasamdanelektrolitkatodikdapatdiikutiolehpengendapanhidrogen,atauhidrogendiserapolehbajasehinggadapat menyebabkan perapuhan.53BAB IIIMETODE PENELITIAN3.1. Diagram Alir PenelitianAgarpelaksanaanpenelitiantidakmenyimpangdaritujuannya,maka digunakan diagram alir penelitian seperti yang terlihat pada gambar3.1 dibawah.Gambar 3.1 Diagram Alir PenelitianDalam penelitian ini akan dilakukan percobaan untuk menganalisapengaruhketebalanlapisan hotdipping Alyangdihasilkandariprosespelapisan, kekuatan tarik maksimum dan kekuatan impak dari baja karbon54rendah,sebelumdansesudahpengaruhwaktutahanprosespelapisanhot dipping Al dengan pengaruh variasi waktu tahan 1 menit, 3 menit dan5 menit.3.2. Tempat PenelitianPada penelitianyangsifatnyaeksperimenperluadanyatahapan-tahapan dalam melaksanakan penelitian, dengan tujuan agar di dapatkanhasilyangakurat.Penelitiantentangpelapisan hotdipping inidilaksanakan di PT. CERAH SEMPURNA dengan alamat Jalan WalisongoKm.11No.407TuguSemarang50153JawaTengahIndonesiaselamabulanOktober2009,yangbergerakdalambidangpelapisanlogamkhususnya untuk pelapisan logam baja kontruksi.3.3. Tahap-Tahap Dalam Pelaksanaan PenelitianDalam pelaksanaan penelitian, tahap-tahap atau langkah-langkahyang dilakukan adalah sebagai berikut:1. Tahap Studi Literatur dan Studi LapanganTahapinidilakukanuntukmengenalmasalahyangdihadapisertauntuk menyusun rencana kerja yang akan dilakukan.2. Tahap Penyiapan Bahan dan Alat KerjaPada tahap inidilakukanpenyiapanbahandanperalatanyangakandigunakan.553. Tahap Pembuatan SpesimenPadatahapinidilakukanpembuatanspesimen logam raw materialyangakandiujidanyangakandiproses hotdipping kemudiandiujiketebalan pelapisan, tarik, dan impak.4. Tahap Pelaksanaan PengujianPada tahap ini dilakukan pengujian dengan standar yang berlaku gunamemperoleh data yang akurat.5. Tahap Pengambilan Data Hasil PengujianPada tahap inidilakukanpengumpulandata-data hasildaripengujianyangdilakukanyangselanjutnyadianalisadandiperolehkesimpulannya.3.3.1. Studi Literatur dan Studi LapanganLangkah awal yang dilakukan adalah studi literatur, diperolehdarireferensibuku-bukupenunjangataupundarimedialainyangberkaitandenganpenelitianyangdilakukan.Selanjutnyamelakukanstudilapanganterhadaphal-halyangakandilakukan,sehingggadiharapkanpenelitiantidakmenyimpangdaritujuannyadan diperoleh hasil yang maksimal.3.3.2. Penyiapan Bahan dan Alat KerjaDalampenyiapanbahandanalatkerjadalampenelitianadalah sebagai berikut :561. Pembuatan Spesimen BajaMaterialyangdigunakanadalahbajakarbonrendahyangakandilapisidantelahdiujikomposisidenganhasil ujikomposisikimiayaitukadarkarbon0,032%,untukmaterialbajasebelumdibuat spesimen dapat dilihat pada gambar 3.2.Gambar 3.2. Material baja sebelum dibentuk spesimenProsespembuatanspesimenuntukmembentukdimensibenda uji tarik dibuat sesuaidenganstandar bendaujitarik daristandar ASTME 8M, seperti pada gambar 3.3.Gambar 3.3. Ukuran spesimen uji tarik standar ASTM E 8 MSetelahmaterialbajakarbonrendahmelaluiprosespengerjaanlogamuntukdibentukspesimenujitarikdapatdilihathasilnya pada gambar 3.4.4,4 mm57Gambar 3.4. Spesimen uji tarik standar sebelum proses hot dippingPembuatan specimen uji impact disesuaikan dengansetandar ASTM E 23 dengan dimensi 55 mm x 4,4 mmx 10 mm (p x l x t)sebagaimana terlihat pada gambar 3.5. Sebelum diujipada masing masing spesimen terlebih dahulu dibuat takikanberbentuk V pada bagian tengah, fungsi dari pembuatantakikan ini adalah untuk melokalisir energi patah.Dimensitekikandengan sudut 45 dengan kedalaman takikan 2 mm.Gambar3.5. Ukuran Uji Impact (ASTM Handbook vol 03 - 03 E 23)Setelahmaterialbajakarbonrendahmelaluiprosespengerjaanlogamuntukdibentukspesimenujiimpakdapatdilihathasilnya pada gambar 3.6.58Gambar 3.6. Spesimen Uji Impak sebelum proses hot dipping.2. Bahan Aluminum sebagai pelapisUntukprosespelapisandengan hotdipping inidigunakanAlingotdandengantambahanZnIngotyangdileburbersama-samadenganperbandinganAllebihtinggiyaituAl55%-Zn.Untukmaterialnya Al Ingot dan Zn Ingot dapat dilihat pada gambar 3.7.(a) (b)Gambar 3.7. (a) Al dibentuk Ingot. (b) Zn dibentuk Ingot3.3.3. Persiapan Alat dan Bahan untuk Proses Hot dippingAdabeberapaalatdanbahanperalatanyangdigunakandalam penelitian pelapisan hot dipping ini, diantaranya adalah :591. Bak untuk proses pickling dengan HClUntukprosespicklingsendiri adalahprosespembersihanmaterialsetelahproses polishing (penghalusanpermukaanspecimen). Proses pickling menggunakanbahankimiayangmengandungasamberupaHCldengankadar8-12%.Untukproses pickling inipenelitimelakukannyadenganmengambillarutanHClpadabakpenampungHClyangadapadaPT.CerahSempurnadanmemindahkannyakeemberplastikyangdapatdilihat pada gambar 3.8.Gambar 3.8. Bak dan ember untuk proses pickling(sumber: PT. Cerah Sempurna, 5 Oktober 2009)2. Bak untuk proses rinsingPadaproses rinsing yangdigunakanadalahbakyangberukuran 5 m x 1 m x 1,5 m. Bak ini berfungsi untuk menampungaquadesyaitucairanyangdigunakandalamproses rinsing ataupembilasanspesimenlogamdarisisalarutanasamsetelah60mengalami pickling, yangditunjukkanpadagambar3.9.Untukmengurangibiayaprosesproduksilarutan rinsing diPTCerahSempurnadigantidenganairdenganmelaluiprosessirkulasisecarabertahapmelaluifilteruntukmenghilangkankotoran kotoran yang telah bercampur dengan airtersebut.Gambar 3.9. Bak untuk proses rinsing(sumber: PT. Cerah Sempurna, 5 Oktober 2009)Sedangkanjika menggunakanLarutanaquadesdalamproses rinsing, untuk larutannya dapat dilihat pada gambar 3.10.Gambar 3.10. Larutan aquades untuk proses rinsing3. Bak untuk proses fluxingProses ini dilakukan dengan cara baja difluxing dengan zincamonium cloride (seng amonium klorit) 35% dan dilarutkan dengan61air bertemperatur suhu kamar. Tujuan dari proses fluxing ini adalahagar logam dapat tertutupi semua bagian luarnya sehingga oksidasidenganudaraluartidakterjadidansebagaikatalisator.Waktuproses fluxing dibutuhkanwaktu3menitbertujuanuntukmelarutkanlapisanoksidatipissisa. Zincamoniumclorideberbentuk serbuk seperti terlihat pada gambar 3.11 dibawah ini.Gambar 3.11. Serbuk zinc amonium cloride(sumber: PT. Cerah Sempurna, 5 Oktober 2009)Tahapakhirperlakuanawaliniadalahpengeringan flux(proses drying)padabajatersebutdidalamudaradengantemperaturkamaruntukwaktu10menit.UntukprosesfluxingsendiriinipenelitimelakukannyadenganbakyangadapadaPT.Cerah Sempurna yang dapat dilihat pada gambar 3.12.Gambar 3.12. Bak untuk proses fluxing dan proses pengeringan(sumber: PT. Cerah Sempurna, 5 Oktober 2009)624. Bak untuk proses Hot dipping Baja dilapisi Al55% - ZnProses dipping adalahprosesakhiryangdilaksanakandengan mencelup baja dalam logam cair. Untuk waktu pencelupanyangakandilakukandalamprosespelapisaniniadalahdengan3variasiwaktutahanberbedayaitu1menit,3menitdan5menit.Untukprosespelapisanbajaatau dipping sendiriinipenelitimelakukannyadenganbakyangadapadaPT.CerahSempurnayang khusus untuk pelapisan hot dipping berupa bak berukuran 0,5m x 5 m x 1,5 m yang dapat dilihat pada gambar 3.13.Gambar 3.13. Bak untuk proses Hot dipping spesimen baja(sumber: PT. Cerah Sempurna, 5 Oktober 2009)Dalamproses hotdipping agarcampuranAldanZntetapcairmakasuhudijagatetapkonstan,prosesinimenggunakanbantuanpanasyangberasaldarialat burning yangberadapadabagianbawahbak.Suhupadabak dipping dijagadengan63menggunakan panel otomatis antara 500oC 560oC. Pembacaansuhu pada bak dipping dapat dilihat pada gambar 3.14.Gambar 3.14. Panel pengontrol suhu(sumber: PT. Cerah Sempurna, 5 Oktober 2009)5. Proses pendinginan (cooling)Prosesiniadalahprosespendinginanmaterialyangtelahmelalui proses dipping dengan cara mencelupkan ke dalam air agarlapisanlogamyangmelapisisegeramendingin.Proses coolingdengan air dapat dilihat pada gambar3.15.Gambar 3.15. Proses cooling kedalam air.(sumber: PT. Cerah Sempurna, 5 Oktober 2009)64Setelah proses cooling maka seluruh rangkaian dari proseshotdipping bisadianggapselesei,akantetapijikaadamaterialhasilpelapisandiujungbawahterdapatlogamsisalelehanlapisanyangmengerasdanruncingdapatdihaluskandenganmenggunakan gerinda.6. Alat bantu lainnya.a. StopwatchBerfungsi untuk mengukurlamanyatiap-tiapprosesyangakandilakukan, alatnya dapat dilihat pada gambar 3.16.Gambar 3.16. Stopwatchb. Sarung Tangan.Sarungtangandigunakanuntukmelindungitangandari larutankimiadanuntukmelindungitangansaatprosespelapisan,danjuga meletakkan material yang akan di proses dapat dilihat padagambar 3.17.Gambar 3.17. Sarung Tangan65c. Amplas untuk proses polishingAmplasdigunakanuntukmembersihkanmaterialagar terhindardarikotoran kotoranyangakanmenyebabkanlapisanoksidayang dihasilkan dari larutan asam sulfat agar tidak melekat padamaterial tersebut, gambarnya dapat dilihat pada gambar 3.18.Gambar 3.18. Mesin Amplasd. Alat tulisAlat tulis digunakan untuk mencatat data yang dibutuhkan untukmenyusun laporan.e. MaskerMaskerdigunakanuntukmelindungipernapasandarigas - gasyangditimbulkanolehbahan-bahankimiasaatproses hotdipping.f. KacamataDigunakan untuk melindungi mata dari kontak langsung terhadaplarutan kimia yang berbahaya.3.3.4. Tahap PengujianDalampenelitianinihanyadilakukan4pengujian,yaituujikomposisi kimia, uji ketebalan lapisan (foto mikro), uji tarik, dan uji impak.66A. Pengujian Komposisi KimiaPengujian ini betujuan untuk memeriksa atau mengamati ataumemeriksa prosentase kandungan unsur unsur paduan yangterdapat pada baja. Alat yang digunakan untuk menguji komposisikimia ini adalah Spektrum komposisikimia FSQ SPECTROVAC yangbekerja secara otomatis, sebagaimana terlihat pada gambar 3.19.Cara kerja Komposisi Kimia ini adalah sebagai berikut :1. Spesimenyangtelahdipotongdandihaluskandiletakkanpadastage atau sample stand.2. Spesimenditembakataudikenaipanaskira kira4000C -8000C selama kurang dari 30 detik.3. Spektrum cahaya yang keluardariprosespenembakan tersebutdiperbesar optik sampai pembesaran maksimal.4. Spektrum cahaya yang keluar dari optik diterima oleh detektor.5. Hasil pembacaan detektor dapat dilihat pada komputer.Gambar 3.19. Alat uji FSQ Foundary Spectrovac( Sumber laboratorium PT. Itokoh Ceperindo )67Pengujian komposisi kimia baja dilakukan di PT Itokoh CeperindoKlaten dan Al di Lab. Logam Politeknik Manufaktur Ceper pada selasa,8 September 2009 pukul 10.24 WIB.B. Pengujian Ketebalan Lapisan (Foto Mikro)Pengujianfotomikrobertujuanuntukmengetahuiteballapisanhot dipping, dimana pengujian ini dilakukan di Laboratorium D3 TeknikMesinUGM.PadapengamatanFotomikrodilakukanpengamatantebal lapisan yang terdapat pada spesimen. Foto tebal lapisan diambilpadasemuaspesimenujidandibuatperbesaran100X.Adapunpengamatanteballapisanyangterdapatpadaspesimendilakukandengancarapembuatancetakanyangterbuatdariresin,sehinggapengamatandapatdilakukandenganmudah.Gambar3.20adalahgambaralatujifotomikromesin olympusphotomicrograpicsystemuntuk foto ketebalan lapisan.Gambar 3.20. Mesin Olympus Photomicrograpic System( sumber : Lab. Metalurgi D3 Teknik Mesin UGM )Langkah-langkah pengujiannya adalah sebagai berikut:1. Menghidupkan power alat uji struktur mikro.682. Meletakkanspesimenujiketebalanlapisanyangtelahcarapembuatancetakanyangterbuatdariresindanbenar-benardalamkeadaankering,sehinggapengamatandapatdilakukandengan mudah3. Mengaturpembesaranyangakanterlihat,dalampengujianinidengan pembesaran 100 kali.4. Mencari fokus yang tepat pada bagian yang akan diamati.5. Melihat hasil gambar struktur yang diamati pada monitor.6. Melakukanpemotretanstrukturketebalanlapisandanmengitungketebalan lapisan.C. Pengujian tarik.PengujiandilakukandiLaboratoriumBahanTeknikMesinD3UGMYogyakartapadaselasa,15September2009untukspesimenrawmaterialdanpadaRabu,7Oktober2009untukspesimenyangtelahmelaluiproses hotdipping.Alatujitarikyangdigunakansepertiyang terlihat pada gambar 3.21.Gambar 3.21. Alat Uji tarik (sumber : lab. Metalurgi D3. Teknik Mesin UGM)69Tujuan dari pengujianini adalah untukmemperoleh sifat- sifatmekanismaterial,yaitumengenaiteganganmaksimum,teganganluluhdanregangan.Dalamujitarikpenelitianhotdippinginiadalahuntuk memperoleh hasil kekuatan tarik maksimum dari baja. Sebelumdilakukan pengujian datayangdimasukkan adalah diameter, panjangukur dan luas penampang.Mesin uji yang digunakan adalah mesin uji tarikyangdihubungkandenganplotteryangmenghasilkangrafikpembebanan(kg)danpertambahanpanjang(mm).Langkah-langkahpengujiannya adalah sebagai berikut :1. Memastikan indikator pada alat uji tarik menunjukkan titik nol.2. Memasangspesimenujitarikpadadudukanujidenganmenjepitnya.3. Menyiapkankertasmilimeterpadamesinpencatatgrafikpengujian tarik.4. Memastikan semua langkah di atas telah dilakukan dengan benar.5. Menghidupkanmesinsebagailangkahkerjapengujiantarik,sehingga spesimen uji putus.6. Mencatat hasil dari pengujian tersebut.Dengan penjelasan bahwa benda uji dipasang pada arah aksialdari gaya tarik yang bekerja akibatbeban yang diberikan oleh alatujitarik. Setelahbebantarikbekerjapadabendauji,bendaujitersebutakan mengalami perpanjangan seiring bertambahnya bebantarik. Beban tarikakan terusberubah sampai beban maksimumyang70terjadi.Jikabahanmempunyaisifatyanguletmakasetelahmencapai beban maksimum, beban akan turundan selanjutnyapadabebantertentu,bendaujiakanputuspadabebanmaksimumyangterjadi.Bebanmaksimumtersebutdicatatuntukmenentukankekuatantarikbendauji.Pertambahanpanjangbendaujiyangterjadiselamapengujianjugadicatatuntukmenentukanbesarregangan yang terjadi.Besarnyapengujiantarikdapatdihitungdenganpersamaandiuraikan sebagai berikut ini.OLL A= % 1001xLL LOo =.....................(1)OMaxUAP= ...... (2)= E...........................................................................(3)Dimana :ou= Kekuatan tarik maksimum (N/mm2)PMax= gaya maksimum (N)E = Modulus Elastisitas (kg/mm2)Ao= luas penampang yang dikenai gaya (mm2)c= regangan (%)AL = perpanjangan atau deformasi (mm)Lo = panjang mula-mula (mm)L1 = panjang setelah patah (mm)71D. Pengujian ImpakPengujianinibertujuanuntukmengetahuiketangguhan,keliatansuatubahanterhadapbebankejutataubebantiba-tiba.Ujiimpakdilakukandalam satu kali pukulan untuksatubenda uji.MetodeyangdigunakanadalahmetodeCharpy.Alatujiterlihatpadagambar3.22.Adapunlangkah langkahpengujianImpakadalahsebagaiberikut :a. Memastikanjarumpenunjukpadaposisi0padasaatgodammengantung bebas.b. Meletakkanbendaujidiataspenompangdanmemastikangondampadasaatmengayundapattepatmengenaitengah tengah pungung takikan.c. Menaikkan gondam secara perlahan lahan dengan memutar tuaspengangkatdanpenurunhingajarumpenunjuksudut menunjukkansudutawal,dalamhalinigondamterkuncisecara otomatis.d. Menekan tombol pembebas kunci, sehingga gondam akanmengayun kebawah dan akan mematahkan benda uji.e. Setelahbendaujipatah,makasetelahitumelakukanpengamatandan membuat data tertulis.Besarnyahargaimpakdapatdihitungdenganpersamaandiuraikan sebagai berikut ini.Eserap = m.g. R (cos cos )........................................(4)72dimana:Eserap = Energi serap (J)m = massa pendulum (kg)g = percepatan gravitasi (m/s2)R = panjang lengan (m) = 0,8 m = sudut pendulum sebelum diayunkan (o) = sudut ayunan pendulum setelah memukul spesimen (o)Harga impak dapat dihitung:OSerapAEHI = ..............................................................................(5)dimana:HI = harga impak (J/mm2)Eserap= energi serap (J)Ao= luas penampang di bawah takikan (mm)Gambar 3.22. Alat Uji impak ( Sumber : lab. Metalurgi D3 Teknik Mesin UGM )3.3.5. Pengambilan Data Hasil PengujianMengambildatahasildaripengujianyangtelahdilakukan,kemudianmelakukananalisadanpembahasan,danselanjutnyamenarikkesimpulannya.73BAB IVHASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN3.2 Data Hasil pengujian Komposisi KimiaPengujiankomposisikimiadilakukandenganmesin FSQ(Foundary Spectrovac) sebanyak 3 kali penembakan gas argon pada titikyang berbeda yang kemudian akan memberikan hasil pembacaan secaraotomatis kandungan komposisi kimia pada spesimen baja karbon rendah.Dari data-data tersebut kemudiandihitung kandunganrata-rata (average)darisetiapbajakarbonsehinggadidapatkandatahasilpengujiankomposisi kimia seperti terlihat pada tabel 4.1 dan hasil uji komposisi.Tabel 3.2. Data hasil uji komposisi kimia baja karbon rendahNo Unsur kimiaProsentase (%) Komposisikimiabaja karbon rendah1Fe 98,82Cr 0,5483Mn 0,3534Si 0,0925Ni 0,0636W 0,067C 0,0328Mo 0.0169S 0,01410Nb 0,0111Cu < 0,00412P < 0,00013Al < 0,00014Ti < 0,0015V 0,00743.3 Pembahasan Hasil Pengujian Komposisi KimiaPadapengujiankomposisikimiadenganhasiltersebutadalahsebagai berikut : BajaUnsuryangpaling dominanpadakeduajenisbajakarboniniadalahFe(Besi)yaitu98,8%.DenganmengamatiprosentaseC(karbon)yaitu 0,032 % sehingga baja ini termasuk baja karbon rendah (kadar C