Isi Laporan Penelitian PHK 2010 Syahbuddin 01

download Isi Laporan Penelitian PHK 2010 Syahbuddin 01

of 30

  • date post

    21-Dec-2015
  • Category

    Documents

  • view

    5
  • download

    1

Embed Size (px)

description

hasdaksndkasdasdasdasdsa

Transcript of Isi Laporan Penelitian PHK 2010 Syahbuddin 01

  • 1A. LAPORAN HASIL PENELITIAN

    RINGKASAN DAN SUMMARY

    Pembentukan sambungan las komposit logam Al-Si/partikel SiC, TiC dan WC

    pada paduan Al-Si melalui pengelasan adukan gesek (Friction Stir Welding) pada kondisi

    setengah padat dilakukan dalam penelitian ini. Paduan Al-Si yang digunakan adalah

    paduan hipoeutektik Al-Si standard Industri Jepang (Japan Industrial Standard) JIS AC4C

    dan ADC12 yang banyak digunakan untuk bahan cor komponen otomotif. Pekakas las

    untuk penelitian ini berbahan baja kecepatan tinggi (High Speed Steel) dengan bentuk

    punggung rata berpin ujung kerucut. Kecepatan putar pekakas las dalam peneliti ini

    sekitar 1200 rpm dengan gerak translasi antara 7-8 mm per menit. Jumlah partikel SiC,

    TiC dan WC sekitar 20, 40 dan 60%volum berdiameter maksimal 44 m (325 mesh)

    ditambahkan ke dalam bagian adukan las (stir zone). Penambahan partikel keramik

    tersebut pada paduan Al-Si akan membentuk komposit matrik logam Al-Si/partikel

    keramik oksida.

  • 2PRAKATA

    Puji syukur dipanjatkan ke hadirat Allah SWT dan karena berkat rahmat dan

    hidayahNya, penelitian Pembentukan Sambungan Las Komposit Al-Si/Partikel Oksida,

    Karbida dan Nitrida pada Paduan Hipoeutektik Al-Si telah dapat dilaksanakan dalam tahun

    2010.

    Berkat bantuan baik moril maupun materil dari berbagai pihak, maka penelitian

    ini dapat berlakukan. Untuk itu, ucapan terima kasih kami sampaikan kepada:

    1. Direktur Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat (DP2M), Direktorat Jendral

    Pendidikan Tinggi yang telah menyediakan dana melalui hibah kompetensi.

    2. Rektor Universitas Gunadarma, Prof. Dr. E.S. Margianti SE MM, yang selalu

    mendorong agar terlaksananya penelitian ini.

    3. Kepala Lembaga Penelitian, Dr. Hotniar Siringoringo atas dukungan dan dorongan

    selama melaksanakan penelitian ini.

    4. Pihak-pihak yang membantu pelaksanaan penelitian ini baik langsung maupun tidak

    langsung.

    Hasil penelitian ini merupakan penelitian tahap kedua dari tiga tahap yang diusulkan.

    Semoga dapat dimamfaatkan oleh berbagai pihak yang memerlukannya.

    Syahbuddin

    Dody Yuniardi

  • 3DAFTAR ISI

    HALAMAN PENGESAHAN

    A. LAPORAN HASIL PENELITIAN 1

    RINGKASAN DAN SUMMARY 1

    PRAKATA 2

    DAFTAR ISI 3

    DAFTAR GAMBAR 4

    DAFTAR TABEL 6

    BAB I. PENDAHULUAN 7

    BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 9

    BAB III. TUJUAN DAN MAMFAAT PENELITIAN 17

    BAB IV. METODE PENELITIAN 18

    BAB V. HASIL DAN PEMBAHASAN 23

    BAB VI. KESIMPULAN 39

    DAFTAR PUSTAKA 130

    B. LAMPIRAN 133

  • 4DAFTAR GAMBAR

    1. Gambar 1. Paduan cor Al-Si komersial a) diagram fasa kesetimbangan Al-Si,

    strukturmikro paduan b) hipoeutektik, c) eutektik dan d) hipereutektik

    (Davis,2004). 10

    2. Gambar 2. Mikrostruktur paduan Al-17%Si a) sesudah dan b) sebelum modifikasi

    (Davis,2004). 11

    3. Gambar 3. Pengelasan adukan gesek (friction stir welding) (Noris,2002) 13

    4. Gambar 4. Bagian sambungan las paduan Al-Si cor setelah di las adukan gesek

    (Nandan,2008). 15

    5. Gambar 5. Mesin milling yang digunakan untuk proses las gesek 19

    6. Gambar 6. Dimensi mata pahat las. 19

    7. Gambar 7, Mata pahat las berbahan a) baja kecepatan tinggi dan b) baja pekakas

    H13. 20

    8. Gambar 8. Skematik alur penelitian sambungan las komposit matrik paduan

    Al dengan penguat partikel oksida. 22

    9. Gambar 9. Foto strukturmikro logam induk dari a) AC4C dan b) ADC12. 23

    10. Gambar10. Foto yang menunjukkan strukturmikro bagian pengaruh

    panas termomekanik antara logam induk dan bagian adukan gesek dari

    paduan a) AC4C dan b) ADC12. 24

  • 511. Gambar 11. Foto strukturmikro bagian adukan dari logam induk AC4C untuk a) 1, b)

    2, c) 3 dan d) 4 kali lewat pengelasan . 27

    12. Gambar 12.. Foto strukturmikro bagian adukan dari logam induk ADC12 untuk a) 1,

    b) 2, c) 3 dan d) 4 kali lewat pengelasan. 29

    13. Gambar13. Profile kekerasan sambungan las a) paduan AC4CH dan b) padun ADC12

    dengan penguat 20, 40 dan 60%Vol 325 mesh SiC. 128

  • 6DAFTAR TABEL

    1. Tabel 1. Komposisi kimia paduan Al seri JIS AC4C dan ADC12 (%) 18

    2. Tabel 2. Pengelasan paduan Al JIS AC4C dan JIS ADC12 dengan dan tampa isian

    SiC, TiC dan WC 20

  • 7BAB I. PENDAHULUAN

    Energi yang menjadi ukuran kesejahteraan suatu negara makin hari makin mahal

    karena permintaan atas energi meningkat setiap tahunnya. Perubahan harga energi dapat

    membuat gejolak ekonomi suatu negara. Salah satu usaha yang dilakukan adalah

    melaksanakan penghematan energi segala sektor termasuk sektor tranportasi, yang

    merupakan penguna energi terbesar kedua setelah sektor industri. Untuk itu, disamping

    efesiensi proses pembakaran, saat ini, alat transportasi cenderung dibuat lebih ringan

    tampa menurunkan tingkat keamanan dan spesifikasi lainnya. Karena itu, bahan yang

    ringan seperti Al, Mg dan Ti banyak digunakan sebagai bahan komponen-komponen alat

    transportasi. Beberapa komponen seperti mesin, piston, velek, rumah transmissi telah

    mengunakan logam Al dan Mg sebagai penganti besi dan baja.

    Pembentukan komponen-komponen alat transportasi banyak dilakukan dengan

    proses pemesinan dan pengelasan, disamping proses pembentukan lainnya. Sebaliknya,

    komponen produk hasil cor jarang mengunakan proses pengelasan karena rendahnya sifat

    mekanik sambungan las. Disamping itu, produk hasil cor sering mengandung banyak

    cacat seperti porositas, blowhole, shringkage yang dapat menurunkan sifat dan unjuk

    kerja produk tersebut. Akibatnya, produk cor relatip getas dan mudah retak, pecah dan

    patah bila mengalami beban yang berlebihan. Umumnya, bahan paduan Al yang

    digunakan untuk produk cor adalah paduan hipoeutektik Al-Si. Paduan ini mempunyai

    sifat mampu cor yang baik, keras, kuat dan konduktivitas panasnya tinggi tetapi getas

    sesuai dengan tingginya kandungan Si pada paduan (Davis,2004). Disamping itu, Si pada

    paduan dapat diperhalus dengan penambahan sedikit P. Biasanya cacat dan kerusakan

    pada produk cor berbahan paduan Al-Si tidak dapat diperbaiki. Beberapa usaha perbaikan

    dilakukan dengan proses pengelasan fusi termasuk pengelasan busur listrik dan

    pengelasan dengan mengunakan gas pelindung belum memberikan hasil yang optimal

    (Mathers,2002). Disamping itu, lapisan oksida pada permukaan aluminium yang

    terbentuk akibat reaksi dengan udara disekitarnya mempunyai titik lebur tinggi.

    Akibatnya, pengelasan pada bahan aluminium sulit dilakukan. Pada tahun 1991, The

    Welding Instititute di Inggris mengembangkan cara baru dalam proses pengelasan, yaitu

  • 8pengelasan adukan gesek (friction stir welding) (Thomas,1991). Teknik pengelasan ini

    diuji coba paduan Al wrough seperti paduan seri 2xxx, 5xxx, 6xxx serta 7xxx

    memberikan hasil lebih baik dan cacat porositas, blowhole, shringkage dan tegangan sisa

    yang dihasilkan relatip rendah (Khaled,2005). Disamping itu, konsumsi tenaganya

    rendah, tidak ada gas hasil pengelasan dan dapat menyatukan dua bahan yang berbeda.

    Disamping industri otomotif, potensi penerapan teknologi meliputi industri perkapalan,

    kereta api, pesawat terbang dan pesawat ruang angkasa (Shercliff, 2005;Mossman, 2002;

    Reddy,2006; Kumbhar,2008).

  • 9BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

    - Paduan Al-Si

    Kadar Si dalam paduan Al-Si yang digunakan untuk membuat komponen

    otomotif sangat bervariasi. Berdasarkan diagram fasa kesetimbangan untuk sistem Al-Si

    (Davis,2004), sebagaimana ditunjukkan pada gambar 1, kelarutan Al dalam Si sangat

    terbatas hanya mencapai sekitar 0,0016% pada 577C, sedangkan maksimum Si larut

    dalam Al sekitar 1,65%.

    Bila dilihat pada diagram, reaksi yang terjadi dalam sistem Al-Si hanya terdapat

    reaksi eutektik pada komposisi 12,6%Si pada 577C, yaitu

    Cair Al- + Si-. (1)

    Berdasarkan komposisi eutektik tersebut, maka paduan Al-Si dapat dikategorikan

    sebagai

    Paduan eutektik Al-Si, yang kandungan Si sebesar 12,6 % dan terbentuk langsung

    dari pendinginan cairan paduan Al-Si.

    Paduan hipoeuetektik Al-Si, mengandung Si < 12,6% dengan fasa Al- utama

    Paduan hipereutektik AlSi, mengandung Si > 12,6% dengan fasa Si- utama.

    Strukturmikro paduan-paduan tersebut dapat dilihat pada gambar 1. Stukturmikro

    paduan eutektik Al-Si disusun oleh lamel-lamel antara fasa Al- dan Si- berbentuk fiber

    halus (fasa eutektik) (1.c). Pada paduan Al-Si hipoeutektik, fasa utama Al-

    berbentuk dendritik disekelilingi oleh fasa eutektik (1.b), sebaliknya pada paduan

    hipereutektik Al-Si, partikel Si- berbentuk fiber kasar dan pelat tersebar diantara fasa

    eutektik (1.d).

    - Modifikasi Strukturmikro Paduan

  • 10

    Untuk meningkatkan sifat-sifat paduan hipereutektik Al-Si, strukturmikro paduan

    dimodifikasi dengan memperhalus partikel Si utama dan mengubah fasa eutektik tampa

    struktur dendritik. Modifikasi tersebut dilakukan dengan memanbahkan unsur-unsur

    kimia tertentu kedalam paduan, proses pengadukan secara mekanik, proses pembentukan

    dan perlakuan panas.

    Gambar 1. Paduan cor Al-Si komersial a) diagram fasa kesetimbangan Al-Si,

    strukturmikro paduan b) hipoeutektik, c) eutektik dan d) hipereutektik (Davis,2004).

  • 11

    - Memperhalus Partikel Si

    Penghalusan partikel Si utama dilakukan dengan penambahan unsur kimia

    tertentu kedalam paduan Al-Si. Beberapa bahan yang digunakan untuk memperhalus

    partikel Si adalah Sr, Sb Ca, dan P (Xu,2007, Yoa,2003) baik berbentuk paduan master